山西将如何引领全国煤层气高质量开采？
作为能源大省，山西煤层气资源十分富集，全省埋深2000米以浅的煤层气预测资源量约8.31万亿立方米，约占全国1/3。近年来，山西煤层气不断增储上产，产量从2007年不足19亿立方米，快速增至2024年的134.3亿立方米。今年前5个月，山西省煤层气累计产量达60.1亿立方米，约占全国煤层气总产量的82%。
未来，山西将如何引领全国煤层气高质量开采？
主要产地增储上产
山西拥有六大煤田，其中的沁水煤田是我国煤层气开发最早的煤田之一，也是当前我国最大的煤层气产业化基地之一。相比山西其他煤田，沁水煤田在地质构造、资源存量、资源储存状态等方面的优势，是煤层气能够实现商业化开发的重要支撑。
中国矿业大学(北京)地测学院教授李勇告诉《中国能源报》记者：“沁水煤田主体地质构造类型单一、褶皱微弱，内部断裂少、规模小，减少了煤层气散逸。顶底板也具备良好的封盖性，利于气体保存。”目前，沁水煤田煤层气资源量约4万亿立方米，其中探明储量5691亿立方米，约占全国煤层气探明储量的一半。当前沁水煤田资源探明率超过10%，高于国内其他煤田，为煤层气开发奠定资源基础。
此外，沁水煤田的煤层气资源埋深适中，多套煤层均有开发价值，一批企业正加速推进当地煤层气资源增储上产。截至今年初，华北油田沁水煤层气田日产量持续保持在720万立方米以上，继2024年煤层气年产达26亿立方米后，今年产量有望再创新高。除常规煤层的资源开发外，近年中联煤层气公司在潘河区块实现薄到超薄煤层气的高效开发，多口气井日产气量超万方，为以往的无效资源赋予可开发价值。
除沁水煤田外，山西的河东煤田也具有良好的开发潜力，南部的大宁—吉县区块在近年实现深层煤岩气规模效益开发，已经探明2000米以深煤层气储量超3000亿方，发展潜力大。今年5月22日，山西大吉深层煤层气田日产量突破650万立方米，创历史新高。该区块累计产气量超过1亿立方米的水平井平台达9个，最高单井累计产量超过7000万立方米。
技术突破开采难关
除沁水煤田和河东煤田外，山西其他煤田也具有一定的煤层气资源潜力，但当前规模化开发难度仍较大。当前，霍西煤田的汾西区块、西山煤田的古交矿区也进行了煤层气开发，但受限于相对复杂的地质构造条件，煤层气开发效果一般，开发技术有待进一步完善。其他煤田还面临煤层薄、煤层构造破坏严重、资源埋藏过深等问题。
李勇表示，薄煤层需要通过“多层合压合采”等定制化技术才能实现开采，不同煤田构造活动导致煤层破损，也需要“一矿一策、一井一策”的差异化技术方案。此外，当前业内对1500米以深的深层煤层气认识有限，其赋存特征、含气机制、压裂响应等关键地质与工程参数仍不完善，导致深层资源开采能力长期难以释放。“另外，传统煤层气相关开采技术适应性差，常照搬常规油气的开发方式，结果是钻井液污染煤层、压裂液滞留伤害储层，导致裂缝撑不开、产量上不去。”
近年来，随着科技持续攻关和工程实践积累，山西主要煤层气产地在开发技术上取得一系列突破性进展，解决了制约产能释放的多种关键问题。李勇表示，勘探开发理念方面，明确了深层煤层气的开发潜力，成功建成我国首个超大型整装深层煤岩气田。建立地质和工程一体化技术体系，广泛应用多种新型开发模式，有效提高单井产量和开发效率。装备和工艺集成水平提升，复杂煤层的穿层能力和控层精度显著强化，减少了井壁失稳和储层污染问题。
依托理论与技术的协同突破，当前山西煤层气产业已形成高阶煤、薄煤层、中深层乃至深层煤层气多类型、多层系、差异化开发的新格局，有效释放了资源潜力，鄂尔多斯盆地东缘和沁水盆地南部的两大国家煤层气产业基地逐步建成。
气、煤开采逐渐分离
山西也是我国重要的煤炭产地。当前，埋深小于1500米煤层的吸附气占煤层气总含气量90%以上，而1500米通常也是煤炭开采的极限深度。面对煤炭与煤层气资源的重合，近年山西探索“先采气后采煤，采气采煤一体化”新模式，显著提升煤层气的规模化开发水平。李勇指出，“先采气、后采煤”模式可有效协调开发，兼顾安全、效益与资源最大化。在煤炭开采前，通过地面钻井预抽煤层气，降低煤层瓦斯压力，减少煤矿瓦斯突出风险。
当前，晋城矿区依靠“四区联动”模式，采用规划区地面预抽、准备区井上下联合抽采、生产区精准抽采、采空区地面钻采，有效实现煤层气“减少温室气体排放、保障煤矿安全生产、补充绿色气体能源”三重功效。
而开采埋藏深1500米以下的深层煤岩气，是实现“煤—气”两种资源开采“结耦”的重要路径。尽管目前全国煤层气年产量大约为138亿立方米，其中深层煤岩气仅约25亿立方米，传统的浅层煤层气依然占据产量大部，但深层煤岩气增长势头明显，正成为新增长极。
深层煤岩气开采也是煤层气实现产能接续，进一步增储上产的重要抓手。李勇介绍，传统煤层气依赖“排水—降压—解吸—扩散—渗流”过程，以吸附气为主，需排水降压数月甚至数年才能稳定产气，单井产量低。而深层煤岩气游离气与吸附气并存，采用渗吸置换的开发方式，利用“长水平井+超大规模压裂”技术，压裂后开井即高产，无需长期排水，单井日产气就可达10万立方米。
文丨本报记者杨沐岩
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