趕走煤層氣開發的攔路虎

○ 文／李長開 邊建強

趕走煤層氣開發的攔路虎

○ 文／李長開 邊建強

解放思想，創新思維，有氣無力的雞肋氣變成效益氣，成為華北油田發展的半壁江山。

砥礪創新，書寫傳奇。入冬時節，華北油田煤層氣產能建設正如火如荼進行。

● 華北油田技術人員正在進行鉆前準備工作。 攝影/宋學功

敢為人先的戰略思維

“光靠國家補貼才能生存，這樣的路走不長；只有通過創新，讓口口井都有經濟氣，煤層氣產業才有出路。”在整個行業低迷、踟躕不前的時刻，華北油田的煤層氣人為自己劃定了這樣一條底線。

“復雜技術用不起、簡單技術不管用。”面對煤層氣的技術窘境，華北油田煤層氣人以功成不必在我的勇氣，2013年下半年開始，以問題為導向、以效益為主題，確定4個方面23個課題，向國內國際企業都鮮有涉足的行業難題發起挑戰。

從“滿盆皆氣”到“貧富不均”的地質認識，從“升壓造縫”到“排水降壓”的改造思路，從“穩定緩慢”到“變速提效”的排采方式，煤層氣人從源頭深入研究煤層氣分布特征和開發規律，分析出煤層氣的“可壓縮儲層機理、非均質吸附性特征以及需降壓開采”的不同于常規氣田的特性，形成了以“三大理論”和“五項技術”為內容的重要創新成果。

“三大理論”包括，高煤階煤層氣協同、互補、共存成藏的理論認識，高階煤儲層固流耦合控產作用機理，以疏通理論為主體的工程設計新理念。“五項技術”包括，煤層氣勘探評價、鉆井完井、儲層改造、排采管控以及地面集輸等五大技術系列。

以這一創新科研體系為依據，煤層氣人在中高階煤的二類區，1000立方米以上評價井比例由50%上升到80%；在中低煤階勘探領域，于二連盆地吉爾嘎朗圖褐煤煤層氣井獲日產2000立方米高產氣流，于冀中大城深層煤層氣井獲日產2900立方米工業氣流。

嚴謹認真的工作態度

許多人在直覺上，認為煤層氣都是“傻瓜氣”，有煤的地方戳個窟窿就出氣，而山西沁水縣樊莊、潘莊等區域日產直逼常規天然氣的萬方氣井，更讓人堅定了這一認識。

但2011年華北油田走出高效建產的樊莊區域，開發鄭莊、沁南、夏店等區域時，卻沒有這么幸運，新開發井產量明顯下降。

樊莊經驗為啥難以“復制”？2013年開始，煤層氣系統暫停了大規模建設，依托2012年成立的煤層氣研究中心以及各方面技術專家，集中力量找問題。

通過認真分析與思考，并逐步認識到影響單井產量高低的因素，除了地面排采外，還有地質物性差異、勘探開發理論的不完善以及工程技術適用性差等更重要的原因。

地質物性差異，決定著氣田底子的厚薄和資源的優劣。

“高階煤就像烤焦了的干饅頭，一壓就碎；中低階煤則像松軟的蒸饅頭，一壓就扁，越壓越瓷實。”朱慶忠說，以高階煤為主的樊莊“過火煤”（經過火山悶烤）煤質較硬，更利于鉆井、壓裂和井筒支撐，鄭村和成莊區塊緊挨樊莊地質情況類似，而長治區域的中低階煤煤質較軟不利于井筒支撐。

煤層氣人的“饅頭論”，形象地說明了不同煤階煤巖對開發的利弊。而國內最主要煤層氣企業的示范工程，都集中在山西沁水縣樊莊周邊十幾公里范圍內并非偶然。

“我們過去看待煤層氣都認為很簡單，沒有意識到它的復雜性和高難度；要讓這種邊際資源實現效益開發，需要更高水平的理論和技術支撐。”朱慶忠認為，煤層氣科研應尋找一條適合煤層氣勘探開發特點的技術新路。

早在2014年解決井壁坍塌問題的新型水平井試驗初步成功時，技術人員就發現，在鄭莊以及長治區域所打的井，即使煤層支撐較好的區域，也常常出現煤層壓裂改造后氣量不高或穩不住的情況。一次次“有氣難出”的壓裂現實，讓人們開始思考煤層是否真的適合壓裂造縫這種開發方式？

通過深入分析與現場實踐驗證，技術人員達成初步共識。這就是，煤層改造要由原來的“增壓造縫”變為以“疏通降壓”為主，盡量減緩地層壓力抬升和水體進入。依據這一指導思想，他們提出了改善直井的低傷害增產改造技術。

針對原生高階煤，他們試驗“低前置比快速返排”水力壓裂方法，在壓裂階段改“悶井”為“快速返排、多級加砂”，在排水階段改“慢排”為“分段變速快排”，減少無效液體大量進入煤層，縮短壓裂液在煤層的滯留時間、降低煤層污染。

隨后，他們又針對碎裂煤及中低階煤，試驗“水力造穴復合壓裂”改造方法，通過造穴疏通煤層、誘導裂隙并清除煤粉，通過復合壓裂溝通縫網、擴大改造范圍，改變過去單純依靠壓裂的改造模式。

2014年提出新認識并于2015年現場試驗后，截至2017年下半年，新的壓裂改進方法成功率達到90%以上。即使地質條件較差的安澤區域，直井日產也達2000多立方米。

不唯上、不唯書、只唯實，秉承這種科學求實精神，煤層氣人一通百通，找到了解決煤層氣產量“瓶頸”難題的“新鑰匙”，開辟了一片全新的思維天地。

百尺竿頭的不懈追求

2017年3月，華北油田煤層氣事業部在山西臨汾安澤區域，啟動馬必東4億立方米產能建設項目。這個項目，是國內煤層氣二三類區能否有效開發的“風向標”。

盡管投資計劃已經獲批，但在原材料上漲、工程補償提高、安全環保投入加大的背景下，仍然存在5000多萬元的投資缺口。

煤層氣井建設投入，同其他油氣井相比，已處于較低水平，還能一減再減嗎？他們將希望寄托在新型的工廠化施工作業上。

傳統投資取費方式對照的是一般直井的標準，但如果將直井傾斜聚集形成叢式井組，就可以省去許多重復的建設投入或提高施工效率。

基于這一思路，他們將600多口直井統一規劃為65個叢式井組，采取工廠化鉆井、工廠化作業方式，減少單井動遷費用支出；采取市場化招標方式，口井可節約7萬元左右的鉆井、固井、測井以及作業費用。

他們還采取“減少泥漿池數量和占地、泥漿無害化集中處理、閑置設備利用”等措施，預計可以完全消化投資缺口問題。

規劃的科學，是最大的節約。如果按照傳統油氣田的管理模式，馬必東4億立方米產能建設項目的后期管理需要數百甚至上千人，光人工成本一項就能讓其扭虧無望。能否從源頭上減員增效？煤層氣人創新思維，在頂層設計時就提出要建設智慧氣田，用“物聯網”信息化手段實現自動化管控。

本著“無人值守、全天監控、重點巡視、組織運維、安全平穩、層級簡化”的原則，結合樊莊區域已形成的自動化成熟經驗，他們設計了一整套適用于馬必東4億立方米產建項目的自動化系統，力求達到“五化”目標，即“處置及時化、辦公遠程化、經營市場化、運行高效化、管控智能化”。

“安澤的馬必東區域，是我們創新技術集束應用的試驗場。”華北油田公司煤層氣事業部經理姚紅星表示，要把這一區域做成煤層氣二三類區開發的示范區、技術領先的示范區、高效管理的示范區。

穿著紅工衣的采氣工坐在寬敞的監控室里，用鼠標巡查著幾十公里外數百口氣井；抽油機在無人操控下，根據井筒水量自動抽排水；無人機巡航在崇山峻嶺間，不間斷地發回巡線數據。借助創新的翅膀，中國最高端的智能化煤層氣示范區, 不久的將來必定在馬必東精彩亮相。

陳爾東

znchenerdong@163.com