李瑞明,周梓欣
(1.新疆維吾爾自治區(qū)煤田地質(zhì)局 烏魯木齊 830091)
近幾年,通過煤層氣勘查及小規(guī)模開發(fā)試驗(yàn),新疆中低變質(zhì)階段煤層產(chǎn)氣效果、儲層特點(diǎn)研究在全國中低煤階煤層氣開發(fā)中已處于領(lǐng)先地位,越來越引起國內(nèi)煤層氣同行的關(guān)注,同時(shí)也得到國家相關(guān)部門的重視。筆者根據(jù)多年煤層氣工作實(shí)踐,就如何進(jìn)一步開發(fā)新疆煤層氣資源,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化目標(biāo),談一些想法。
新疆煤炭、煤層氣資源豐富,據(jù)2011年國土資源部審查通過的“新疆煤炭資源潛力評價(jià)”成果,2 000 m以淺的煤炭資源總量約1.9×1012t,位居全國第一[1]。主要賦存在侏羅系中下統(tǒng)地層中,占到95%以上。區(qū)域上具有“北疆富、南疆貧”,煤層具有“厚度大、層數(shù)多、傾角大、煤階低”等特點(diǎn)。
賦存于煤炭中的煤層氣資源也十分豐富,根據(jù)《全國油氣資源動態(tài)評價(jià)(2015)》結(jié)果,新疆2 000 m以淺的煤層氣資源量約8.99×1012m3,約占全國煤層氣預(yù)測資源總量的29.97%,主要分布在準(zhǔn)噶爾盆地、吐哈盆地、塔里木盆地以及天山系列盆地[2],其中,新疆中低煤階煤層氣資源量約占全國中低煤階煤層氣資源量的50%以上。
新疆煤層氣資源勘查開發(fā)起步較晚,2008年以前主要開展了煤層氣資源評價(jià),施工少量煤層氣參數(shù)井;自2008年新疆第一口排采試驗(yàn)井FS1點(diǎn)火成功,到2013年新疆第一個(gè)生產(chǎn)試驗(yàn)井組(5口井)日產(chǎn)氣超過7 000 m3,新疆掀起了煤層氣勘查開發(fā)的熱潮;2013—2017年新疆煤層氣勘查開發(fā)進(jìn)入快車道,全疆累計(jì)投入近14億元,在準(zhǔn)噶爾盆地南緣、庫拜煤田、三塘湖煤田的重點(diǎn)礦區(qū)進(jìn)行了煤層氣勘查及開發(fā)工作,實(shí)施各類煤層氣項(xiàng)目27個(gè),施工各類煤層氣井270余口,大幅提高了以上地區(qū)的煤層氣勘查程度,實(shí)現(xiàn)了中低煤階煤層氣勘探開發(fā)理論及工藝技術(shù)的重大突破,顯示良好開發(fā)前景,已成為我國第三大煤層氣開發(fā)熱點(diǎn)地區(qū)。
目前,新疆還沒有設(shè)置煤層氣采礦權(quán),僅有7個(gè)煤層氣探礦權(quán),探礦權(quán)總面積2 172.85 km2。主要分布在準(zhǔn)南硫磺溝、后峽區(qū)塊以及托克遜、大南湖、尼勒克煤田。
新疆煤層氣勘查開發(fā)潛力區(qū)塊多已設(shè)置油氣礦權(quán)或煤炭礦權(quán),礦權(quán)重疊嚴(yán)重制約著煤層氣勘探開發(fā)進(jìn)程。一是煤層氣勘查開發(fā)項(xiàng)目不能順利進(jìn)行,二是煤層氣儲量不能申報(bào)。
按照《新疆煤層氣勘查開發(fā)專項(xiàng)規(guī)劃(2016-2020)》(以下簡稱《規(guī)劃》)總體部署,“十三五”期間,新疆煤層氣勘探開發(fā)的總體目標(biāo)是“新增1 000×108m3煤層氣探明儲量,煤層氣地面開發(fā)產(chǎn)量達(dá)到10×108m3/a”[3-4]。在煤層氣有利區(qū)塊進(jìn)行勘查開發(fā),勘查開發(fā)預(yù)計(jì)投入70余億元。
煤層氣是優(yōu)質(zhì)、高效、潔凈的能源,為加快培育和發(fā)展煤層氣產(chǎn)業(yè),我國政府先后制定了多項(xiàng)發(fā)展規(guī)劃,出臺了一系列文件。在中央的系列文件中,都提出要加大新疆煤層氣的勘查開發(fā)力度。(1)新疆貫徹落實(shí)中共中央、國務(wù)院《關(guān)于支持新疆經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展若干政策和重大項(xiàng)目的意見》的精神,明確提出,“以準(zhǔn)東、準(zhǔn)南、庫拜、吐哈等煤田為主,加大煤層氣勘查開發(fā)和綜合利用力度,建設(shè)2至3個(gè)煤層氣開發(fā)利用示范工程”。(2)國家《煤層氣(煤礦瓦斯)開發(fā)利用“十二五”規(guī)劃》中指出要“推進(jìn)新疆等省區(qū)勘探,實(shí)施準(zhǔn)噶爾等勘探項(xiàng)目,力爭在新疆等西北地區(qū)低階煤煤層氣勘探取得突破”,同時(shí)還提出要在“新疆等省區(qū)煤層氣開發(fā)試驗(yàn),力爭取得突破”。(3)國家能源局2013年發(fā)布的《煤層氣產(chǎn)業(yè)政策》中指出,要“加大新疆等地區(qū)煤層氣資源勘探力度,建設(shè)規(guī)?;_發(fā)示范工程”。(4)國家能源局《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計(jì)劃(2014-2020年)》中再次提出要加快新疆等地區(qū)煤層氣資源調(diào)查和潛力評價(jià),實(shí)施一批煤層氣勘查項(xiàng)目,力爭在新疆等西北地區(qū)低煤階煤層氣勘探取得突破,并明確指出要建設(shè)一批煤層氣開發(fā)利用示范工程,啟動建設(shè)煤層氣產(chǎn)業(yè)化基地。(5)國家能源局批準(zhǔn)的《新疆煤層氣勘查開發(fā)利用(2011-2020年)實(shí)施方案》指出,到2020年新疆要建成一批煤層氣開發(fā)利用示范工程和煤礦瓦斯抽采利用規(guī)?;V區(qū),煤層氣產(chǎn)能達(dá)到15×108m3/a,煤礦瓦斯抽采量6×108m3/a。(6)煤層氣(煤礦瓦斯)開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》(國能煤炭[2016]334號)明確提出“加快新疆等地區(qū)煤層氣資源調(diào)查和潛力評價(jià),推動新區(qū)儲量實(shí)現(xiàn)突破;新建新疆準(zhǔn)噶爾南緣煤層氣產(chǎn)業(yè)化基地”。
新疆作為“一帶一路”的核心區(qū),地處亞歐大陸腹地,尤其天山北坡經(jīng)濟(jì)帶是新疆經(jīng)濟(jì)、社會和科技發(fā)展的重心,處于核心地位,是自治區(qū)黨委和政府優(yōu)先發(fā)展的重點(diǎn)地區(qū),也是國家西部區(qū)域經(jīng)濟(jì)規(guī)劃重點(diǎn)發(fā)展的綜合經(jīng)濟(jì)帶,在《全國主體功能區(qū)劃》中被列為國家重點(diǎn)開發(fā)的18個(gè)區(qū)域之一。在實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略中,它是國家重點(diǎn)發(fā)展西隴海蘭新線經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分,將成為新疆扶優(yōu)扶強(qiáng)、重點(diǎn)突破、率先發(fā)展的主戰(zhàn)場。在天山北坡(準(zhǔn)南煤田)建設(shè)國家級煤層氣勘查開發(fā)示范基地,能加大對新疆豐富的煤層氣資源的開發(fā)利用,發(fā)揮天山北坡經(jīng)濟(jì)帶的資源優(yōu)勢,逐步將資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢,促進(jìn)天山北坡經(jīng)濟(jì)帶的發(fā)展,以此推動全疆煤層氣開發(fā)。
近年來,自治區(qū)財(cái)政加大了煤層氣勘查工作的投入,在準(zhǔn)南、庫拜、三塘湖煤田等重點(diǎn)區(qū)塊進(jìn)行了普查、預(yù)探、勘探和先導(dǎo)性試驗(yàn)等煤層氣勘查開發(fā)工作,共鉆各類煤層氣井270余口,通過加強(qiáng)研究,深化技術(shù)攻關(guān),取得了新疆低煤階煤層氣勘探開發(fā)的實(shí)質(zhì)性突破,顯示了良好開發(fā)前景。通過前期勘查,獲得了新疆主要煤田煤層含氣量和儲層物性數(shù)據(jù),各項(xiàng)參數(shù)顯示較好勘查開發(fā)潛力:含氣量較高(表1);資源豐度高,重點(diǎn)區(qū)域達(dá)到(2~4)×108m3/km2;滲透率較大,一般為0.6~13.48mD。
特別是在準(zhǔn)南煤田阜康礦區(qū)白楊河區(qū)塊實(shí)施了新疆首個(gè)煤層氣開發(fā)利用先導(dǎo)性示范工程,施工排采井56口,形成3 000×104m3/a的產(chǎn)能規(guī)模;在阜康礦區(qū)三工河區(qū)塊也開展了煤層氣地面開發(fā)工作,目前投產(chǎn)井44口,日產(chǎn)氣17×104m3,實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)量(能力)5 610×104m3/a。單井產(chǎn)量方面,阜康礦區(qū)有20多口井單井產(chǎn)量超過2 000 m3/d,最高單直井產(chǎn)量26 000 m3/d,達(dá)到全國低煤階單井產(chǎn)氣量之最。烏魯木齊河?xùn)|礦區(qū)獲最高單直井6 000 m3/d,后峽礦區(qū)單直井產(chǎn)量超過1 600 m3/d,庫拜礦區(qū)單直井4 700 m3/d。通過排采試驗(yàn),證明新疆煤層氣具備開發(fā)價(jià)值。
表1 新疆五大含氣盆地煤類與煤層含氣性情況統(tǒng)計(jì)表
習(xí)近平總書記在十九大報(bào)告中指出:“壯大節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)、清潔生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)、清潔能源產(chǎn)業(yè),推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命”。煤層氣的開發(fā)利用是我國穩(wěn)步推進(jìn)主體能源更替和加快建設(shè)清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系的必由之路,符合“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念。
新疆煤炭工業(yè)較為發(fā)達(dá),原煤在新疆一次能源消耗中所占比重高,導(dǎo)致新疆部分城市二氧化硫排放超標(biāo)、空氣質(zhì)量差。新疆豐富的煤層氣資源的開發(fā)與利用是解決新疆常規(guī)天然氣資源短缺最現(xiàn)實(shí)、最有效的途徑,對于優(yōu)化城市能源結(jié)構(gòu),改善環(huán)境,建設(shè)美麗新疆具有重要的戰(zhàn)略意義。
煤礦瓦斯事故是煤礦安全生產(chǎn)的最大威脅之一。煤層氣(煤礦瓦斯)的開發(fā)利用,是遏制煤礦瓦斯事故現(xiàn)實(shí)和有效的途徑。有關(guān)研究表明,通過地面煤層氣開發(fā)、煤礦瓦斯抽采和利用等不同的開發(fā)方式,在采煤之前將煤層氣采出,可以使煤礦瓦斯涌出量降低50%~70%,可從根本上防止煤礦瓦斯事故的發(fā)生,有效改善煤礦安全生產(chǎn)條件,提高安全生產(chǎn)水平,保證煤炭行業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展。
新疆地區(qū)煤系地層構(gòu)造復(fù)雜,煤層多、厚度大,且傾角大,對煤層氣勘探開發(fā)的地質(zhì)理論、工程技術(shù)提出了一系列的挑戰(zhàn)。
主要存在問題:針對新疆地質(zhì)特點(diǎn)的資源評價(jià)方法不完善,導(dǎo)致資源探明率低,煤層氣開發(fā)后備區(qū)不足,影響了新疆煤層氣的開發(fā)進(jìn)程;中低煤階煤層氣賦存機(jī)制富集規(guī)律與主控因素及評價(jià)方法有待研究完善;煤層傾角大、地形條件復(fù)雜,地震技術(shù)受到限制,煤層氣富集高產(chǎn)區(qū)選區(qū)預(yù)測技術(shù)亟待發(fā)展;深部煤層氣的賦存條件及開發(fā)潛力研究不足[5-11]。
因此,需確定研究有利區(qū),開展煤層氣資源評價(jià)及選區(qū)技術(shù)的研究。
(1)鉆井存在的主要問題:大傾角地層快速鉆進(jìn)與井身質(zhì)量控制技術(shù)需進(jìn)一步完善;地質(zhì)情況復(fù)雜,容易發(fā)生各種鉆井復(fù)雜事故;井型與完井技術(shù)單一,難以滿足開發(fā)需要[12-13]。
(2)壓裂存在主要的問題:煤層傾角大,活性水?dāng)y砂能力弱,造成上傾裂縫支撐劑填充困難;厚煤層充分改造困難,常規(guī)壓裂工藝很難實(shí)現(xiàn)對煤層的充分改造;多煤層的填砂壓裂施工進(jìn)度慢[14]。
(3)排采主要存在問題:針對大傾角問題,鉆井上采用了三段制、五段制定向井和順煤層井等不同井型,相應(yīng)的又造成了井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜,排采過程中易發(fā)生偏磨、腐蝕、卡泵等問題;主力煤層多、厚度大,合層開采時(shí)各煤層的產(chǎn)氣能力和對產(chǎn)氣的貢獻(xiàn)認(rèn)識不清;針對大傾角、中低煤階煤層氣井的生產(chǎn)特征認(rèn)識不清、排采控制方法不成熟,需完善[15]。
因此,需針對鉆井、壓裂、排采中存在的問題,開展適應(yīng)新疆地質(zhì)特點(diǎn)的煤層氣勘探開發(fā)工程技術(shù)系列研究。
存在的主要問題:針對新疆這種大傾角、多厚煤層的地質(zhì)特點(diǎn),什么樣的開發(fā)方式既經(jīng)濟(jì)合理、又效果顯著,還認(rèn)識不清,需要現(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)證;受山前構(gòu)造帶影響,新疆煤層普遍具有大傾角特點(diǎn),煤層埋深可達(dá)2 000 m左右。通過前期開發(fā)試驗(yàn),深部煤層氣產(chǎn)氣效果較好。盆地煤層埋深一般1 500~3 500 m,在石油勘探中,試氣也取得較好效果。深部煤層氣開發(fā)技術(shù)亟待研究,以利用大量的深部煤層氣資源。
因此,需選擇合適區(qū)塊,開展煤層氣開發(fā)技術(shù)試驗(yàn)及開展深部煤層氣高效開發(fā)技術(shù)試驗(yàn)示范項(xiàng)目。
結(jié)合新疆實(shí)際情況,參考山西及全國煤層氣開發(fā)的歷程和經(jīng)驗(yàn),要實(shí)現(xiàn)新疆“十三五”煤層氣勘查開發(fā)規(guī)劃目標(biāo),切實(shí)把煤層氣產(chǎn)業(yè)作為今后若干年新能源領(lǐng)域的重要支柱產(chǎn)業(yè),應(yīng)遵循“政府主導(dǎo)、企業(yè)主體、財(cái)政支持、政策保障”等原則,既定目標(biāo)才有望順利實(shí)現(xiàn)。
政府明確發(fā)展煤層氣產(chǎn)業(yè)的目標(biāo)任務(wù),做好統(tǒng)籌規(guī)劃,協(xié)調(diào)布局煤層氣產(chǎn)業(yè)的上下游,包括勘探、開發(fā)、管網(wǎng)建設(shè)等產(chǎn)業(yè)鏈。建議政府成立一個(gè)開發(fā)主體,以專業(yè)隊(duì)伍、企業(yè)和投資公司組建新疆煤層氣開發(fā)公司,統(tǒng)一有序開發(fā)新疆煤層氣上下游產(chǎn)業(yè)(包括管輸、CNG、LNG),開發(fā)企業(yè)必須服從服務(wù)于政府的宏觀和戰(zhàn)略安排。
在政府的主導(dǎo)下,充分發(fā)揮企業(yè)的主體作用,利用市場的方式,建立吸引和鼓勵企業(yè)參與的良性發(fā)展機(jī)制,形成共贏多贏的局面。設(shè)立煤層氣勘探開發(fā)專項(xiàng)基金,按照《規(guī)劃》統(tǒng)一部署煤層氣勘探開發(fā)工作。完成煤層氣專項(xiàng)規(guī)劃設(shè)定的探明資源量目標(biāo),然后以招拍掛的方式確定區(qū)塊開發(fā)主體。
鑒于起步開發(fā)階段,給予開發(fā)主體(政府背景公司)以財(cái)政支持,或以基金方式入股,撬動并鼓勵社會資本投入;煤層氣財(cái)政補(bǔ)貼可借鑒山西經(jīng)驗(yàn),在國家補(bǔ)貼基礎(chǔ)上,自治區(qū)再補(bǔ)貼0.1元/m3;新疆中-低煤階煤層氣賦存特點(diǎn)包括大傾角、多煤層、厚煤層,與內(nèi)地高煤階煤層氣開發(fā)模式不同。因此,需由財(cái)政資金主導(dǎo),開展3~4個(gè)煤層氣開發(fā)先導(dǎo)示范區(qū),研究開發(fā)井型、井距及相關(guān)鉆探、壓裂、排采工藝。
(1)創(chuàng)新礦業(yè)權(quán)管理及政策模式與方法。建議按照《規(guī)劃》及其實(shí)施方案對新疆煤層氣進(jìn)行開發(fā);積極倡導(dǎo)“氣隨煤走、采煤采氣一體化”的方式開發(fā);與煤炭礦權(quán)重疊煤層氣有利區(qū)域,按照600 m以淺以先采煤為主,采氣為輔,600 m以深以采氣為主,采煤為輔原則進(jìn)行綜合開發(fā);與油氣礦權(quán)重疊的煤層氣有利區(qū)域,按照2 000 m以淺以煤層氣開發(fā)為主,2 000 m以深以常規(guī)天然氣開發(fā)為主開發(fā)。
(2)不同礦業(yè)權(quán)之間的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。新疆大部分煤層氣有利區(qū),與中石油、中石化油氣區(qū)塊及煤炭的探礦權(quán)、采礦權(quán)重疊,實(shí)現(xiàn)“十三五”煤層氣規(guī)劃目標(biāo),首先需要解決煤層氣礦權(quán)問題(包括重疊、新立),主要是協(xié)調(diào)礦業(yè)權(quán)人雙方協(xié)商開展合作及簽訂安全生產(chǎn)協(xié)議,按照“先采氣,后采煤”的原則,嚴(yán)格遵守協(xié)議,加強(qiáng)合作,實(shí)現(xiàn)煤炭煤層氣資源的綜合勘查、評價(jià)和回收利用。
(3)煤層氣的礦業(yè)權(quán)審批權(quán)限已下放至新疆,建議政府部門積極推進(jìn)煤層氣礦業(yè)權(quán)設(shè)置工作,合理設(shè)定煤層氣探礦權(quán)、采礦權(quán),快速推進(jìn)煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
新疆煤層氣資源豐富,但整體探明率較低,目前已在準(zhǔn)南煤田、庫拜煤田等地取得開發(fā)突破,顯示了極好的開發(fā)潛力。國家、自治區(qū)政府對新疆煤層氣產(chǎn)業(yè)予以大力支持,并編制相應(yīng)規(guī)劃及出臺相關(guān)文件以促進(jìn)和保障煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展。新疆煤層氣開發(fā)具有區(qū)位、資源、環(huán)保等方面優(yōu)勢,也面臨諸如礦業(yè)權(quán)重疊、低階煤煤層氣成藏地質(zhì)理論及復(fù)雜地質(zhì)條件下的高效開發(fā)技術(shù)等管理或技術(shù)難題,要使新疆煤層氣成為新能源領(lǐng)域的支柱產(chǎn)業(yè),就要創(chuàng)新開發(fā)管理機(jī)制,遵循“政府主導(dǎo)、企業(yè)主體、財(cái)政支持、政策保障”等原則,促進(jìn)新疆煤層氣產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現(xiàn)!
參考文獻(xiàn):
[1]王俊民,里提甫,李瑞明,等.新疆煤炭資源潛力評價(jià)[M].烏魯木齊:新疆煤田地質(zhì)局,2011.
[2]劉成林,車長波,楊虎林,等.全國煤層氣資源評價(jià)[M].北京:中國大地出版社,2009.
[3]新疆維吾爾自治區(qū)發(fā)展和改革委員會.新疆維吾爾自治區(qū)煤層氣(煤礦瓦斯)開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃[M].烏魯木齊,2015.
[4]新疆維吾爾自治區(qū)國土資源廳.新疆維吾爾自治區(qū)煤層氣勘查開發(fā)專項(xiàng)規(guī)劃(2016-2020年)[M].烏魯木齊:新疆維吾爾自治區(qū)國土資源廳.2015.
[5]孫欽平,孫斌,孫粉錦,等.準(zhǔn)噶爾盆地東南部低煤階煤層氣富集條件與主控因素[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào),2012,18(3):460-464.
[6]孫平,劉洪林,巢海燕,等.低煤階煤層氣勘探思路[J].天然氣工業(yè),2008,28(3):19-22.
[7]王一兵,田文廣,李五忠,等.中國煤層氣選區(qū)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)探討[J].地質(zhì)通報(bào),2006,25(9/10):1104-1107.
[8]陳振宏.高、低煤階煤層氣藏主控因素差異性對比研究[D].廣州:中科院廣州地球化學(xué)研究所,2007.
[9]秦勇,申建,王寶文,楊松,趙麗娟.深部煤層氣成藏效應(yīng)及其耦合關(guān)系[J].石油學(xué)報(bào),2012,33(1):48-54.
[10]秦勇,申建.論深部煤層氣基本地質(zhì)問題[J].石油學(xué)報(bào),2016,37(1):125-136.
[11]李辛子,王運(yùn)海,姜昭琛,等.深部煤層氣勘探開發(fā)進(jìn)展與研究[J].煤炭學(xué)報(bào),2016,41(1):24-31.
[12]岳前升,鄒來芳,蔣光忠,等.煤層氣水平井鉆井過程儲層損害機(jī)理[J].煤炭學(xué)報(bào),2012,37(1):91-95.
[13]左景欒,孫晗森,周衛(wèi)東,等.適用于煤層氣開采的低密度鉆井液技術(shù)研究與應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報(bào),2012,37(5):815-819.
[14]倪小明,蘇現(xiàn)波,李玉奎.多煤層合層水力壓裂關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2010,39(5):728-732.
[15]張培河.煤層氣不同開發(fā)方式的應(yīng)用現(xiàn)狀及適應(yīng)條件分析[J].煤田地質(zhì)與勘探,2010,38(2):9-13.