赶走煤层气开发的拦路虎

○ 文／李长开 边建强

赶走煤层气开发的拦路虎

○ 文／李长开 边建强

解放思想，创新思维，有气无力的鸡肋气变成效益气，成为华北油田发展的半壁江山。

砥砺创新，书写传奇。入冬时节，华北油田煤层气产能建设正如火如荼进行。

● 华北油田技术人员正在进行钻前准备工作。 摄影/宋学功

敢为人先的战略思维

“光靠国家补贴才能生存，这样的路走不长；只有通过创新，让口口井都有经济气，煤层气产业才有出路。”在整个行业低迷、踟蹰不前的时刻，华北油田的煤层气人为自己划定了这样一条底线。

“复杂技术用不起、简单技术不管用。”面对煤层气的技术窘境，华北油田煤层气人以功成不必在我的勇气，2013年下半年开始，以问题为导向、以效益为主题，确定4个方面23个课题，向国内国际企业都鲜有涉足的行业难题发起挑战。

从“满盆皆气”到“贫富不均”的地质认识，从“升压造缝”到“排水降压”的改造思路，从“稳定缓慢”到“变速提效”的排采方式，煤层气人从源头深入研究煤层气分布特征和开发规律，分析出煤层气的“可压缩储层机理、非均质吸附性特征以及需降压开采”的不同于常规气田的特性，形成了以“三大理论”和“五项技术”为内容的重要创新成果。

“三大理论”包括，高煤阶煤层气协同、互补、共存成藏的理论认识，高阶煤储层固流耦合控产作用机理，以疏通理论为主体的工程设计新理念。“五项技术”包括，煤层气勘探评价、钻井完井、储层改造、排采管控以及地面集输等五大技术系列。

以这一创新科研体系为依据，煤层气人在中高阶煤的二类区，1000立方米以上评价井比例由50%上升到80%；在中低煤阶勘探领域，于二连盆地吉尔嘎朗图褐煤煤层气井获日产2000立方米高产气流，于冀中大城深层煤层气井获日产2900立方米工业气流。

严谨认真的工作态度

许多人在直觉上，认为煤层气都是“傻瓜气”，有煤的地方戳个窟窿就出气，而山西沁水县樊庄、潘庄等区域日产直逼常规天然气的万方气井，更让人坚定了这一认识。

但2011年华北油田走出高效建产的樊庄区域，开发郑庄、沁南、夏店等区域时，却没有这么幸运，新开发井产量明显下降。

樊庄经验为啥难以“复制”？2013年开始，煤层气系统暂停了大规模建设，依托2012年成立的煤层气研究中心以及各方面技术专家，集中力量找问题。

通过认真分析与思考，并逐步认识到影响单井产量高低的因素，除了地面排采外，还有地质物性差异、勘探开发理论的不完善以及工程技术适用性差等更重要的原因。

地质物性差异，决定着气田底子的厚薄和资源的优劣。

“高阶煤就像烤焦了的干馒头，一压就碎；中低阶煤则像松软的蒸馒头，一压就扁，越压越瓷实。”朱庆忠说，以高阶煤为主的樊庄“过火煤”（经过火山闷烤）煤质较硬，更利于钻井、压裂和井筒支撑，郑村和成庄区块紧挨樊庄地质情况类似，而长治区域的中低阶煤煤质较软不利于井筒支撑。

煤层气人的“馒头论”，形象地说明了不同煤阶煤岩对开发的利弊。而国内最主要煤层气企业的示范工程，都集中在山西沁水县樊庄周边十几公里范围内并非偶然。

“我们过去看待煤层气都认为很简单，没有意识到它的复杂性和高难度；要让这种边际资源实现效益开发，需要更高水平的理论和技术支撑。”朱庆忠认为，煤层气科研应寻找一条适合煤层气勘探开发特点的技术新路。

早在2014年解决井壁坍塌问题的新型水平井试验初步成功时，技术人员就发现，在郑庄以及长治区域所打的井，即使煤层支撑较好的区域，也常常出现煤层压裂改造后气量不高或稳不住的情况。一次次“有气难出”的压裂现实，让人们开始思考煤层是否真的适合压裂造缝这种开发方式？

通过深入分析与现场实践验证，技术人员达成初步共识。这就是，煤层改造要由原来的“增压造缝”变为以“疏通降压”为主，尽量减缓地层压力抬升和水体进入。依据这一指导思想，他们提出了改善直井的低伤害增产改造技术。

针对原生高阶煤，他们试验“低前置比快速返排”水力压裂方法，在压裂阶段改“闷井”为“快速返排、多级加砂”，在排水阶段改“慢排”为“分段变速快排”，减少无效液体大量进入煤层，缩短压裂液在煤层的滞留时间、降低煤层污染。

随后，他们又针对碎裂煤及中低阶煤，试验“水力造穴复合压裂”改造方法，通过造穴疏通煤层、诱导裂隙并清除煤粉，通过复合压裂沟通缝网、扩大改造范围，改变过去单纯依靠压裂的改造模式。

2014年提出新认识并于2015年现场试验后，截至2017年下半年，新的压裂改进方法成功率达到90%以上。即使地质条件较差的安泽区域，直井日产也达2000多立方米。

不唯上、不唯书、只唯实，秉承这种科学求实精神，煤层气人一通百通，找到了解决煤层气产量“瓶颈”难题的“新钥匙”，开辟了一片全新的思维天地。

百尺竿头的不懈追求

2017年3月，华北油田煤层气事业部在山西临汾安泽区域，启动马必东4亿立方米产能建设项目。这个项目，是国内煤层气二三类区能否有效开发的“风向标”。

尽管投资计划已经获批，但在原材料上涨、工程补偿提高、安全环保投入加大的背景下，仍然存在5000多万元的投资缺口。

煤层气井建设投入，同其他油气井相比，已处于较低水平，还能一减再减吗？他们将希望寄托在新型的工厂化施工作业上。

传统投资取费方式对照的是一般直井的标准，但如果将直井倾斜聚集形成丛式井组，就可以省去许多重复的建设投入或提高施工效率。

基于这一思路，他们将600多口直井统一规划为65个丛式井组，采取工厂化钻井、工厂化作业方式，减少单井动迁费用支出；采取市场化招标方式，口井可节约7万元左右的钻井、固井、测井以及作业费用。

他们还采取“减少泥浆池数量和占地、泥浆无害化集中处理、闲置设备利用”等措施，预计可以完全消化投资缺口问题。

规划的科学，是最大的节约。如果按照传统油气田的管理模式，马必东4亿立方米产能建设项目的后期管理需要数百甚至上千人，光人工成本一项就能让其扭亏无望。能否从源头上减员增效？煤层气人创新思维，在顶层设计时就提出要建设智慧气田，用“物联网”信息化手段实现自动化管控。

本着“无人值守、全天监控、重点巡视、组织运维、安全平稳、层级简化”的原则，结合樊庄区域已形成的自动化成熟经验，他们设计了一整套适用于马必东4亿立方米产建项目的自动化系统，力求达到“五化”目标，即“处置及时化、办公远程化、经营市场化、运行高效化、管控智能化”。

“安泽的马必东区域，是我们创新技术集束应用的试验场。”华北油田公司煤层气事业部经理姚红星表示，要把这一区域做成煤层气二三类区开发的示范区、技术领先的示范区、高效管理的示范区。

穿着红工衣的采气工坐在宽敞的监控室里，用鼠标巡查着几十公里外数百口气井；抽油机在无人操控下，根据井筒水量自动抽排水；无人机巡航在崇山峻岭间，不间断地发回巡线数据。借助创新的翅膀，中国最高端的智能化煤层气示范区, 不久的将来必定在马必东精彩亮相。

陈尔东

znchenerdong@163.com