煤系气及深部煤层气高效勘探开发若干研究进展

摘要

煤系气及深部煤层气已成为我国天然气增储上产与煤层气产业发展重要领域，不论是成藏还是开发，二者都紧密衔接.系统梳理总结其高效勘探开发理论技术研究进展，在不断提升认识水平的同时，对于更好地指导重点盆地、重点层系煤系气及深部煤层气勘探开发决策部署与工程实践具有重要现实意义.本文从煤系气成藏模式与开发地质、煤系气开发技术模式与开发工程、深部煤层气高效勘探开发关键理论与技术等3个方面，分析综述了煤系气及深部煤层气勘探开发已取得的研究成果；进而针对地质-工程一体化、地质适配性技术、煤系气/煤层气合采、应力释放煤层气开发、深部与中浅部煤层气可采性关系、叠合型气藏与全层系含气系统煤系气开发潜力等6个关键问题，讨论阐述了作者的观点认识，并指出了其可能突破方向.研究结果表明：以煤储层厚度、地层结构、埋藏深度、煤岩特征、甲烷地质成因为线索，考虑实际工程意义，提出了厚-巨厚煤层煤层气藏、煤层群煤层气藏、煤系含煤段叠合型气藏、煤系非含煤段致密气藏、深部煤层气藏、深部全层系含气系统等基本煤系气成藏模式，不同成藏模式具有差异性开发地质特征；基于成藏模式及其储层地质特征，提出了单采、分采和合采3种基本煤系气开发技术模式，也相应发育了具体技术模式和不同的开发工程特征；在深部地层条件、深部煤层气赋存、煤层气可采性及储层可改造性、富集高产规律、“甜点”预测与井位部署方法等方面，深部煤层气地质理论取得了新认识，“多轮压裂、长距离有效支撑”(延川南模式)、“水平井极限体积压裂”(大宁—吉县模式)等大规模体积压裂技术创新带来了深部煤层气开发工程的突破，但压裂规模的地质、技术、经济上限值得关注.岩石力学地层方法是煤系气地质-工程一体化技术、特别是地质-工程“甜点”一体化预测技术的重要理论基础，基于地质-工程信息互馈的煤系气滚动勘探开发与生产管控技术是重要突破方向.与开发地质条件、地质工程控制程度适配的开发技术才能成为有效技术，地质适配性技术涵盖井型与井身结构、钻完井工艺、压裂改造、排采管控等关键工艺优选优化，技术体系的集成机制与适配方法亟待进一步突破.煤系气/煤层气合采是实现煤系气/煤层气大规模高效开发的重要技术攻关方向，对于煤系不同类型非常规天然气、煤系非常规天然气与常规天然气合采，同井先分采后合采技术探索有望取得工程化的突破；应力释放煤层气开发理论与技术已取得实质性突破，具备了工程化条件；构造煤煤层气等难开采煤层气有望从开发禁区变为增储上产新领域，也为部分盆地可采性差的深部煤层气实现高效开发提供了技术支持；深部煤层气可采性优于中浅部煤层气仅限于鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、四川盆地等盆缘地质构造较复杂的盆地，采用应力释放煤层气等开发技术可实现可采性差的深部煤层气高效开发；煤系叠合型气藏、全层系含气系统资源量巨大，但其高效开发仍面临诸多技术挑战，成藏规律与兼探共采技术将是煤系气勘探开发理论技术持续攻关的方向.

关键词

煤系气 / 深部煤层气 / 成藏模式 / 开发技术模式 / 理论进展 / 技术突破 / 攻关方向