“煤巖氣作為我國天然氣持續增產的重要戰略接替資源，對于國家能源安全和實現‘雙碳’目標具有重大意義。”中國石油天然氣股份有限公司(以下簡稱“中國石油”)副總地質師兼勘探開發研究院黨委書記李國欣近日對科技日報記者說。

什么是煤巖氣?它和煤層氣有什么區別?資源稟賦如何?記者就此采訪了相關專家。

突破油氣地質理論認識

在李國欣看來，煤巖氣的發現是一個“無心插柳柳成蔭”的意外。

此前，業界和公眾更熟悉的是煤層氣。煤層氣俗稱“瓦斯”，是指煤層自身生成、以吸附態為主、賦存在煤層中的以甲烷為主的烴類氣體。20世紀90年代，我國啟動煤層氣勘探評價工作。在一批科研項目帶動下，我國煤層氣開發中的一些關鍵技術難點得以攻克。2004年以來，沁水盆地南部、鄂爾多斯盆地東緣等煤層氣田相繼被發現。2006年，我國煤層氣進入開發階段，實現沁南等煤層氣田的有效開發。

“長期以來，傳統勘探理論認為埋深超過1500米的煤層含氣量低，是煤層氣開發‘禁區’。從全球看，也鮮有人關注1500米以深的煤層氣資源。”李國欣說，但中國石油的勘探開發技術人員在常規油氣和致密油氣鉆探過程中發現，深部煤巖層段通常氣測顯示較好。

“我們在實踐中發現，1500米以深煤巖儲層是有天然氣資源的，而且儲量很可觀。”李國欣說，按照“借鑒致密氣、頁巖氣生儲成藏機制，將煤巖作為儲層整體勘探”的思路，中國石油在準噶爾、鄂爾多斯、四川等盆地部署多口風險勘探井并取得突破。

2005年，中國石油新疆油田公司在準噶爾盆地白家海地區常規油氣直井開展深層(超過2000米)煤巖層段試氣，獲日產氣7000立方米。2019年，中國石油華北油田公司在渤海灣盆地冀中坳陷部署的首口煤巖氣水平井大平7井，獲日產氣超1萬立方米。

“煤巖氣的發現，是油氣地質理論認識的突破，深刻體現了‘油氣在地質家的腦海里’。”李國欣說。

成為天然氣增產新亮點

“與煤層氣一般埋深1200米以淺、采取長期排水采氣的開發方式不同，煤巖氣埋深一般超過1500米，賦存特征更類似于頁巖氣，開發方式也與頁巖氣、致密氣相似。”中國科學院院士張水昌說。

2023年4月22日，中國石油召開深層煤巖氣勘探開發技術研討會，這種新類型非常規天然氣被命名為煤巖氣。

2024年，李國欣牽頭組織煤巖氣研發團隊，開展技術攻關。根據勘探開發實踐需要，并綜合已有研究認識，團隊為煤巖氣明確了定義：煤巖自身生成或其他氣源運移而賦存于煤巖中，游離態和吸附態并存，游離氣含量高，通過儲層改造可快速產氣并能獲得工業化開采的烴類氣體，是一種介于常規氣和煤層氣之間的新類型非常規天然氣。

李國欣說，自2021年煤巖氣勘探獲高產工業氣流以來，油氣企業積極開展探索，初步明確煤巖氣地質與開發特征，研發儲層評價技術體系，發展完善水平井多段壓裂技術，有力推進煤巖氣產業發展。截至目前，中國石油在鄂爾多斯盆地等區域完鉆200多口水平井，在煤巖氣開發上顯示出較好前景。“最好的井每天產氣超過十萬立方米，這個數字比煤層氣單井單天的產量高出一個數量級。”李國欣說。

“雖然目前單口井的成本還偏高，但核算下來開發煤巖氣的成本比頁巖氣初期的成本要低。”李國欣認為，隨著關鍵技術的進步和規模的擴大，成本將進一步下降，煤巖氣將是我國天然氣產量增長的重要動力。

著力破解三大科學問題

張水昌坦言，當前煤巖氣勘探開發節奏超出預期，基礎理論、工程技術、高效開發等方面亟待突破。

他分析，目前，煤巖氣勘探開發基礎理論尚不成熟，煤巖氣的賦存狀態、富集規律、煤巖力學特征、裂縫擴展規律與滲流機理等科學問題尚未解決。關鍵工程技術也亟需攻克，煤巖儲層塑性強，目前“大液量、大砂量、大排量”的壓裂工藝適用性仍不確定。鄂爾多斯盆地等煤巖氣富集區水資源匱乏，如何探索適用于煤巖氣開發的少水/無水體積壓裂改造技術，是未來煤巖氣發展需要解決的重要問題。

“煤巖氣高效開發關鍵工程技術系列尚未形成。”張水昌說，煤巖氣勘探開發成本仍然較高，主體技術仍需持續攻關，應進一步強化煤巖氣形成與富集機制研究，加快形成煤巖氣效益開發適用技術，實現煤巖氣全生命周期開發提質增效，助力煤巖氣高效利用。

中國石油勘探開發研究院正在為此努力。李國欣介紹，勘探院組建了煤巖氣地質基礎與工程實踐協同攻關團隊，積極部署并承擔了相關項目。勘探院正通過統籌、聚集國內外優勢力量，著力破解煤巖氣成藏機理與富集下限、煤巖力學特征與裂縫擴展規律、煤巖氣—水滲流機理與運移規律三大科學問題，煤巖氣地質選取評價、水平井多段壓裂適用性、全生命周期開發優化三大技術難題，以及規模效益開發一大管理挑戰。