煤層氣的“技術(shù)性”惡循環(huán)

武魏楠

盡管煤層氣面臨諸多政策困境，但其自身的“技術(shù)坎”始終是所有玩家都繞不過(guò)去的難題。

在山西柳林縣的西南方向，佇立著一些井架。這是1991年華北石油地質(zhì)局在這里打下的煤層氣氣井。然而，這個(gè)開(kāi)發(fā)最早的中國(guó)煤層氣井網(wǎng)區(qū)域、同時(shí)也是中國(guó)煤層氣儲(chǔ)層滲透率最高的地區(qū)至今還尚未能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化開(kāi)發(fā)。

自上世紀(jì)80年代中后期中國(guó)開(kāi)始針對(duì)煤層氣資源開(kāi)始進(jìn)行系統(tǒng)的資源調(diào)查，已經(jīng)過(guò)去了近三十年的時(shí)間。與不斷新增的資源量相比，中國(guó)煤層氣的產(chǎn)量多年來(lái)卻一直逡巡不前，遲遲無(wú)法突破100億立方米的瓶頸。

1996年中聯(lián)煤成立，獨(dú)家享有了與國(guó)外企業(yè)合作開(kāi)發(fā)煤層氣區(qū)塊的權(quán)益，但其煤層氣主業(yè)依然萎靡不前。

所有煤層氣開(kāi)發(fā)公司都面臨著這樣或那樣的問(wèn)題，一系列技術(shù)瓶頸限制著中國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)的起飛。

勘探失誤的惡性循環(huán)

“煤層氣的開(kāi)采是一個(gè)有別于常規(guī)天然氣的全新系統(tǒng)。然而整個(gè)系統(tǒng)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，我們都面臨著缺乏適用性技術(shù)的問(wèn)題。”中石油勘探研究院廊坊分院煤層氣研究所專家鮑清英對(duì)《能源》雜志記者說(shuō)道。

資源評(píng)價(jià)、鉆井。這兩者是煤層氣勘探過(guò)程中最核心的步驟?？碧介_(kāi)發(fā)的結(jié)果直接決定了煤層氣企業(yè)對(duì)上游開(kāi)采的投資，而勘探評(píng)價(jià)的結(jié)果更是直接決定了企業(yè)投資回報(bào)的最終結(jié)果。

就是在這樣一個(gè)決定企業(yè)戰(zhàn)略投資效果的環(huán)節(jié)上，國(guó)內(nèi)相應(yīng)技術(shù)的缺失，給企業(yè)的煤層氣開(kāi)發(fā)計(jì)劃帶來(lái)了直接的負(fù)面效果。

在勘探階段，煤層氣井取芯鉆進(jìn)目前多采用繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)，基本上可滿足國(guó)內(nèi)中、高煤階煤層氣勘探開(kāi)發(fā)的需求。但是，低煤階煤儲(chǔ)層吸附能力弱，游離氣比例相對(duì)較高，目前的取芯鉆進(jìn)技術(shù)通常導(dǎo)致煤層含氣量測(cè)試結(jié)果失真，影響到對(duì)煤層氣資源的客觀評(píng)價(jià)。

而我國(guó)煤層氣資源量有將近一半屬于低煤階煤層氣?！耙?yàn)椴煌簩拥奈叫圆灰粯印Ｎ叫栽綇?qiáng)，如果按現(xiàn)在的常規(guī)技術(shù)，它到達(dá)井口展示的量就越小。你比如煤階越高，它吸附性越強(qiáng)，影響力就越小。煤階越低，它這個(gè)量相對(duì)比例比較大。這種情況下，就會(huì)出現(xiàn)儲(chǔ)量相對(duì)估計(jì)不準(zhǔn)的情況?！?鮑清英解釋道。

總面積27萬(wàn)平方公里的沁水盆地足以稱得上是煤層氣開(kāi)發(fā)典范的地區(qū)。但是即便是這里，也需要面對(duì)煤層氣井里面各種層出不窮的新情況?！皻饩碌臍饬鞑⒉蝗缬坞x氣氣井下的氣流穩(wěn)定。其運(yùn)動(dòng)的方向和流量還都不是非常規(guī)律。”

氣井的穩(wěn)產(chǎn)與否直接決定了一口鉆井、乃至整個(gè)井網(wǎng)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)效益。而經(jīng)濟(jì)效益，則直接決定了一個(gè)煤層氣企業(yè)的生死存亡。

井網(wǎng)區(qū)域的布局是資源勘探評(píng)價(jià)之外，煤層氣企業(yè)另一大重要的勘探準(zhǔn)備工作。井網(wǎng)布局直接決定了未來(lái)整個(gè)井網(wǎng)區(qū)域的采收率。這其中包括：布井、井網(wǎng)、井型、排采工藝、以及這些技術(shù)支持下的單井產(chǎn)量測(cè)算等等。

“這些工作是以前期準(zhǔn)備為主的。如果沒(méi)有很好的測(cè)算，井間距大了，盡管生產(chǎn)年限延長(zhǎng)了，但是單井產(chǎn)量就會(huì)很低，沒(méi)有經(jīng)濟(jì)效益。如果井間距過(guò)小，單井產(chǎn)量很容易上去，但是生產(chǎn)年限被壓縮了，還是不能收回成本。”

對(duì)上游資源的勘探正在成長(zhǎng)為整個(gè)油氣行業(yè)中，所有油氣企業(yè)爭(zhēng)相搶奪的最核心領(lǐng)域。然而中國(guó)的煤層氣企業(yè)卻在這一環(huán)節(jié)中遭遇到了尷尬的技術(shù)瓶頸。對(duì)資源評(píng)價(jià)和前期布井工作的不完善往往會(huì)直接導(dǎo)致煤層氣企業(yè)的投資失敗，反過(guò)頭來(lái)又影響到企業(yè)，乃至整個(gè)行業(yè)對(duì)煤層氣上游資源勘探的投入。

這種惡性循環(huán)帶來(lái)的惡果就是煤層氣上游勘探的投入越來(lái)越少，煤層氣的產(chǎn)出也就一直逡巡不前。不過(guò)更令人擔(dān)憂的是，國(guó)內(nèi)對(duì)于采排和增產(chǎn)技術(shù)的不足，很可能會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)有煤層氣井產(chǎn)量受到更為直接的影響。

西體中用的局限性

20世紀(jì)80年代初開(kāi)始，大井組直井壓裂技術(shù)和小井網(wǎng)工藝等一系列關(guān)鍵的技術(shù)突破，讓美國(guó)成為世界上第一個(gè)成功實(shí)現(xiàn)煤層氣商業(yè)化開(kāi)發(fā)的國(guó)家。

技術(shù)上領(lǐng)先的美國(guó)公司很快就成為了中國(guó)煤層氣開(kāi)發(fā)公司的合作對(duì)象?！翱捣?、安然、德士古這些知名的美國(guó)煤層氣開(kāi)采服務(wù)公司都和中聯(lián)煤做過(guò)技術(shù)合作。但是都沒(méi)能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化開(kāi)發(fā)”，鮑清英對(duì)《能源》雜志記者說(shuō)。

技術(shù)的撞墻首先來(lái)自于不同的地質(zhì)條件。中國(guó)煤層氣地質(zhì)條件復(fù)雜， 煤儲(chǔ)層具有低壓、低滲透的特點(diǎn)， 單井產(chǎn)量普遍偏低。

中國(guó)特殊的地質(zhì)背景造就了高煤階典型的高含氣量、低滲透率、低儲(chǔ)層壓力和低含氣飽和度的特征， 這些都給美國(guó)煤層氣技術(shù)在中國(guó)的運(yùn)用帶來(lái)了極大的困難。

針對(duì)低煤階、高滲透、厚煤層鉆井易坍塌和煤層污染等問(wèn)題，美國(guó)的技術(shù)公司采用了煤層段裸眼下篩管完井或者是洞穴完井的方式，以增加煤層裸露面積，提高單井產(chǎn)量。該項(xiàng)技術(shù)在美國(guó)圣胡安和粉河盆地區(qū)塊的大范圍運(yùn)用，讓這一地區(qū)成為了煤層氣開(kāi)采最為成功的案例。

然而這項(xiàng)堪稱革命性的技術(shù)卻在以滲透率低為主的中國(guó)煤層儲(chǔ)藏結(jié)構(gòu)面前碰了壁。無(wú)論是低滲透率的河北、河南或者是江西地區(qū)，還是高滲透率的沁水地區(qū)，這一煤層氣井增產(chǎn)技術(shù)在中國(guó)煤層氣井上的實(shí)際運(yùn)用都不成功，即無(wú)法保證煤層氣井或者是區(qū)域井網(wǎng)能夠產(chǎn)出工業(yè)氣流。

鄂爾多斯和沁水兩大中國(guó)煤層氣產(chǎn)區(qū)目前都以活性水壓裂技術(shù)為主要方式。

“無(wú)論是裸眼技術(shù)、洞穴技術(shù)，還是氮?dú)饧夹g(shù)都使用了一遍，這些在美國(guó)能使用的常規(guī)技術(shù)都不能保證沁水盆地煤層氣有經(jīng)濟(jì)效益的開(kāi)采。在外資公司都放棄之后，晉煤集團(tuán)旗下專司煤層氣地面抽采的藍(lán)焰煤層氣公司在對(duì)國(guó)外水力壓裂技術(shù)改造的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了自己的壓裂方案，最終獲得了工業(yè)氣流?！鄙鲜鰧＜覍?duì)《能源》雜志記者說(shuō)。

這個(gè)現(xiàn)象正折射出了在煤層氣技術(shù)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的一個(gè)現(xiàn)狀。由于地質(zhì)條件更好，滲透率和含氣量都很高，美國(guó)煤層氣企業(yè)針對(duì)復(fù)雜和困難地質(zhì)條件下的煤層氣開(kāi)發(fā)技術(shù)儲(chǔ)備實(shí)際上并不充足。

過(guò)去三十年的時(shí)間，引進(jìn)的勘探及地面開(kāi)發(fā)主體技術(shù)與裝備經(jīng)過(guò)消化和改良，支撐了我國(guó)煤層氣地面井開(kāi)發(fā)的發(fā)展，但是“并非所有煤層氣資源都適合用地面井的方式開(kāi)發(fā)。中國(guó)有很多地方用礦井開(kāi)采，就取得了比地面井更好的效果?！?/p>

因此，在今后幾十年的時(shí)間里，北美等國(guó)家很可能會(huì)因?yàn)轫?yè)巖氣相對(duì)更高的單井產(chǎn)量以及隨之而來(lái)很高的經(jīng)濟(jì)效益而失去了創(chuàng)新煤層氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)的動(dòng)力。因此了解現(xiàn)有技術(shù)的成熟程度，分析現(xiàn)有技術(shù)適應(yīng)性及其缺口，將會(huì)是中國(guó)煤層氣企業(yè)未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都要面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。