煤层气勘探与开发技术的应用现状及发展方向

邹海江 张荣荣

摘 要：我国到2011年时煤层气产量首次突破百亿立方米大关，这意味着我国煤层气产业已开始进入高速发展阶段。虽然国内煤气层资源量非常巨大，但由于受到当前开发技术水平的阻碍很难对其加以有效利用。开发规模提升的速度和程度主要依靠于国内勘探开发技术的进步。对于此，本篇文章中笔者以国家工程院的煤层气开发利用研究策略课题为基准，分析当前国内煤层气勘探开发技术应用情况和革新需求，旨在为相关领域从业人员提供一定帮助，希望我国煤层气发展可跟上时代发展潮流。

关键词：煤层气勘探；开发技术；应用现状；革新需求

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.076

1 我国煤层气勘探和开发技术系统论述

与国内常见的天然气相比而言，煤层气的保存和产出具有明显特殊性。其中最特殊的地方在于煤层气的储存成分为有机质，因此就使得煤层气的状态、空气因素、产出因素、开采水平、产出的特点都有所不同。例如在地底状态下的煤层气保存以吸附状态为主，产出期间必须经过降压和解吸，其开采的方式不再只局限于地面钻孔，单井产量的曲线首先会增长之后会衰减。除此之外，煤层气以煤层为地质载体，煤炭自身是能源开发的对象之一，因此，鉴于这一自然属性更是和其它化石类能源礦产有极大的区别。不难看出煤层气由于具有以上特殊性，因此所使用的勘探技术和开发技术会借鉴一部分常规天然气的勘探开发技术，甚至直接使用，但同时又具有自己的独特性，有时还会出现交叉使用的情况。

在宏观意义上来讲，煤层气勘探和地面开发技术无法区分开来，勘探时其自身需要进行试采评价，探井在勘探之后通常直接转为地面开发，深井勘探的主要目的在于解决在何处进行采气的问题；开发则需要对如何以最经济的方式有效开发煤层气的问题进行解决。在微观角度上而言这两者依旧可分为勘探技术和地面开发技术两大种类。针对开采方式的不同之处，因为煤气层和煤炭资源都具有在地质中进行开采的自然属性和特征，很多地区的部分煤层气不仅要在矿井下被抽采，同时在采煤期间也需伴随煤层气的开采工作进行，这就是所谓的“煤炭和煤层气共同开采”，这已成为国内某些复杂地质结构地区的必然革新趋势。

由更高技术层面对煤层气勘探和开发技术进行分析，整体煤层气勘探与开发技术机制都贯穿若干技术保障系统的工作，如果地质体和地质厂含有煤层气系统就一定要在勘探阶段进行查证，使得工作人员能够随着开发的进程不断对方案进行动态变化和调整。地质保障系统对于煤层气产能建设和先进性开发而言产生重要的影响，勘探和开发的效果首先会由技术装备的先进程度与完备程度决定。装备系统技术的进步是促进企业跟上时代发展潮流的基础保障，公益保障系统是施工技术、施工设施、施工方式的集成所在，会对提高开发效率、降低投资成本产生有利的影响。典型实例为解放层的开采、井上地面联合抽采、煤炭与煤层气协同开采等；必要条件是技术的创新和基础精细化生产活动的推广。优化煤层气施工方案是降低施工成本的关键，对于技术标准保障机制的建立与优化起到支撑作用。

2 煤层气勘探技术和开发技术的应用现状

2.1 煤层气勘探技术

我国煤层气资源勘探技术主要包括四类：地球物理法则、地球化学法则、地面钻探法则、地质分析和选区综合技术。当前适用于国内地质条件的煤层气钻探技术的发展已较完善和成熟，物探技术也已获取长足的进步；地球化学法则探测技术的应用依旧处于发展初期阶段，地质分析和选区技术的应用已逐步向高成功率方向进行发展。

2.2 煤层气地上钻井经济型增产技艺

当前国内煤层气经济型增产的首选技艺为水力压裂法，缺点是无法实时观察和监测压裂过程和最终的压力结果，工作人员需要通过前期的数值模拟进行预测，并通过物探方式进行监测。当前国外已建立4类拟三维裂缝模型和2种全三维裂缝模型，国内将工作重点放在拟三维裂缝模型的优化和建立方面。但由于煤层是有机质储层，无机质储层的压裂模拟与设计在本质而言存在许多的差异之处，如果直接在煤层压裂期间使用常规地层压力技术不具有较强的针对性和适应性。

3 我国煤层气勘探技术和开发技术的未来发展前景论述

对于不断增强煤层气企业资源探明率、地质选址成功率2个目标而言，分别对近期计划、中期计划、远期计划展开重点论述。

首先，近期计划。在此阶段，主要对国内不同地质条件煤层、地质的成长过程和成长效益进行分析和探讨，深入挖掘煤炭储层的地球物理法则信息，并发展为阐明技术；制定出煤层和煤炭资源综合勘探与地域选址的相关规范；开展有关现阶段应用技术对国内盆地地区煤层气地质条件适应程度的研究和探讨；重点对煤层气钻机制造、煤层物性地球物理精细阐明、低成本伤害良性循环液研发等问题进行研究和突破。

其次，中期计划。在此阶段主要需要工作人员研究出煤构造和低煤阶段的煤层气勘探和地质选择技术；发展煤层气、页岩气、致密性气体等综合勘探技术，优化高效率、低成本的定向钻孔技术。针对地质条件进而构建出煤层气地质评价和选区技术，重点对构造水平井、水平井钻机国产化、多层井钻井、电磁波地质工具等国产化勘探技术进行突破和研究；制定煤层气综合勘探技术的使用规范和标准。

最后，远期计划。在此阶段主要针对国内地质条件的使用性特征选取低成本、高成功率、高效益的煤层气勘探技术和综合选区技术，进而实现全面勘探与开发煤层气的开采目的。由此一来，就能跟上时代发展潮流，不断增强煤层气开发企业的行业竞争力。

4 结束语

综合上述所言，可以看出我国煤层气勘探技术和开发技术具有复杂化、系统化、综合性强等特征，其中集结了多项复杂技术，和常规天然气开发技术、煤炭资源开发技术既有本质的联系又有本质的区别。现阶段国内煤层气的开采在前期发展阶段已实现年产量突破百亿立方米生产规模大关，但产业的中期持续发展和长期持续发展仍需适配性技术的进一步革新与进步，才可以保障煤层气勘探企业跟上时代发展潮流。

参考文献：

[1]李辛子，王运海，姜昭琛，陈贞龙，王立志，吴群.深部煤层气勘探开发进展与研究[J].煤炭学报，2016，41（01）：24-31.

[2]叶建平，陆小霞.我国煤层气产业发展现状和技术进展[J].煤炭科学技术，2016，44（01）：24-28+46.

作者简介：邹海江（1984-），男，陕西西安人，研究生，地质高级职称，研究方向：煤田地质煤层气。