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决战太行山 攻克煤层气

2018-02-08 13:57:38 山西新闻网   作者: 沈佳 郑璐  

晋煤集团在煤储层开发地质动态评价关键技术与探测装备研究方面取得突破和创新,成果达到国际领先水平,为煤层气未来划定战略性发展标记。

补齐短板激活创新基因

70多年前发生在太行山上的上党战役,决定了中国革命的走向。70年后的今天,同样发生在太行山上的煤层气科技大战,为煤层气清洁资源能源的未来划定了一个战略性发展标记。由山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司参与完成的“煤层气储层开发地质动态评价关键技术与探测装备”项目近日荣获2017年度国家科学技术进步奖二等奖。

我国煤层气资源丰富,但储层构造复杂、透气性差、压力低,再加上地形地貌起伏大,使得地面煤层气抽采比美国、加拿大等发达国家难度大得多。晋煤集团煤层气事业部总工程师李国富告诉记者,开采过程中,地下流体(煤层气和地下水)不断排出,煤层含气性和孔隙流体压力不断变化,诱导煤体和渗透率发生动态应变,进而影响到煤层气井和煤层气田的生产特性和产气能力。地质保障工作贯穿于勘探与开发的全过程,如能及时分析与预测煤储层的动态变化,并诊断其地质原因,就能为煤层气稳产增产提供理论和技术依据。我国自2003年开始煤层气地面井商业性生产,前期注重勘探技术和钻井、完井、排采管理等开发技术研究,因缺乏地质保障技术,难以实现煤层气大规模、高质量开发。2008年晋煤集团与中国矿业大学、中国地质大学、中国石油大学等8家单位在国家科技重大专项项目的支持下,针对煤储层开发动态进行地质研究,以期建立适合我国不同地质条件的煤层气开发地质保障技术体系,为实现煤层气开发技术的重大创新提供关键基础。

产学研取得原创性成果

动态地质评价主要针对含气性、渗透性和储层压力3大基本要素,它们在煤层气开采过程中的变化特征受诸多地质条件影响。我国地质条件复杂,建立开发地质保障技术体系,满足煤层气地面规模性开发,需要解决两类技术难题。李国富说,上古生界是我国煤层气近期开发的主要目标层系,其煤田构造类型多种多样,地质演化历史复杂,煤储层构造改造相对强烈,导致煤储层普遍具有低孔、低渗、低压和高非均质性特点。照搬国外技术,不仅不能准确表征和评价,更难以预测我国煤储层特性在排采作用诱导下的变化规律和实现煤储层开发动态地质评价。其次,目前煤层气开发存在直井单井平均产量变化大、中后期产量动态不明等问题。

在沁水盆地高阶煤层开采实践中,科研团队从如何破解技术难题大讨论入手,找到制约我国煤层气产业发展的主要瓶颈,围绕提高单井产气量这一根本目标,梳理出5大关键技术难点,经历反复失利的考验,形成技术创新。

理论上,建立了煤层气高产井区地质模式、煤储层渗流及煤层气开发地质动态数学模型,创立了叠置煤层气系统理论。技术上,首创了煤层气有利建产区综合评价技术,形成了具原位现场适用性、储层动态变化适用性的精细评价技术体系;研发成功“五步法”合采兼容性评价技术、煤储层开发地质动态数值模拟技术;创建了以“三孔两渗”数学模型为核心的煤储层开发地质动态模型组,建立了开发动态数值分析方法体系,研发成功煤储层开发动态地质评价软件系统。

操作上,发明了煤储层开发动态物理模拟和现场探测关键装备,包括叠置煤层气藏开采层间干扰模拟装置、煤储层物性低场核磁共振检测仪、煤层气直井流体参数探测仪。这些成果在煤储层开发地质动态评价关键技术与探测装备研究方面取得了突破和创新,达到国际领先水平。

技术革新换来产业发展

作为国内连续10多年煤层气产量最高的企业,2006年,晋城无烟煤矿业集团有限责任公司在其下属子公司山西蓝焰煤层气集团有限责任公司建立煤层气产学研基地,中国矿大、石油大学(北京)、地质大学为首批共建成员单位。该项目立项以来,公司负责组织了整体成果在晋煤集团所属煤层气区块的现场试验,提出了沁水盆地南部太原组流体系统及其煤层气排采优化技术的难题,与中国矿大联合完成了山西省煤层气联合基金重点项目,并发表学术论文。

经过几年不断优化和完善,该项目成果在晋煤、中石油华北油田分公司等多家煤层气企业推广应用至30余个区块,覆盖了我国目前最重要的煤层气开发基地及后备建设基地。据悉,此举使相关区块布井成功率提高16%-21%,单井日均产气量提高32%-600%,3年来新增销售额19.4亿元,新增利润4.52亿元,避免投资损失2.51亿元,潜在经济价值约1913亿元。支持了鄂尔多斯盆地东北缘煤系气开发、滇东黔西煤层气开发两个“十三五”国家科技重大专项项目的获准立项,为国家煤层气开发后备基地建设做出了重要贡献。同时,项目在增加洁净能源供给、降低煤矿瓦斯灾害风险、减排温室气体和其他有毒有害气体3方面产生了积极社会效益。

“现在,这项成果应用于国内煤层气勘探开发试验最为活跃的省区,带动了行业科技进步,成功实现了技术示范。”李国富告诉记者,它指导阜康西区块示范工程建设,使新疆成为全国第三大煤层气勘探开发热点区;提高了内蒙二连和海拉尔盆地群勘探效果,为鄂页1井打出高产气流做出贡献;指导古蔺区块煤层气合采井产层组合设计和排采制度优化,实现了四川省单井工业性气流首次突破;指导完成云南煤层气有利区预测,为该省煤层气勘探和工程部署提供了依据。据李国富提供的报告,该项目研制的国家标准目前已推广应用于11个煤炭(煤层气)勘查区,推动了全国煤炭(煤层气)资源综合勘查及技术标准化进展。

经统计,该项目成果已增产煤层气24.83亿立方米,可能解放约29700亿立方米难采煤层气资源,煤气共采、节能减排效益可观。技术创新更是换来了山西煤层气产业的加速发展。数据显示,2017年晋煤集团井上下煤层气产量达到28.53亿立方米,其中仅寺河煤矿矿井的瓦斯抽采就达到7.8亿立方米,连续12年单井瓦斯抽采量排名全国第一。



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责任编辑: 张学坤

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