“经历从无到有、从依赖进口到自主生产,我国煤层气勘探、开采技术的确取得了不小进步。甚至几年前,有些技术我们想都不敢想,更别说自己做出来了。不过在成立专业公司专攻煤层气发展的同时,我国距真正的‘专业化’仍有差距,主要就差在了核心技术。”近日在接受本报记者采访时,山西蓝焰煤层气集团(下称“蓝焰煤层气”)执行董事王保玉主动提及煤层气存在“技术”短板的问题。
而当日,聚集多位业内顶级专家的“2018年中澳非常规天然气论坛”在山西晋城召开,无独有偶,与会专家谈论最多的话题同样关于技术。“可以说,技术进步是我国煤层气产业发展的根本所在。”中联煤层气有限责任公司副总经理吴建光感慨。
那么,我国煤层气开采的技术现状如何?发展中还面临哪些技术难题?下一步又将沿着哪些方向进行探索?
“采煤采气一体化”技术成型
煤层气,一种煤的伴生矿产资源,主要成分为甲烷,甲烷还有个更通俗的名字——煤矿瓦斯。作为曾经的“矿工杀手”,瓦斯可能因一个意外的火花而爆炸,是煤矿安全生产的主要威胁。但若在采煤前先行抽采瓦斯,不仅可将爆炸率降低70%-85%,还能产出煤层气这一清洁能源。
由于伴煤而生,煤层气开采的主要原理是通过降低煤储层压力,将“吸附态”甲烷抽采形成“游离态”后再运至井口。通用方式主要有二:地面钻井后,先采气后采煤;井下先采煤后采气,或边采气边采煤。其中,后者效率更高、也更安全。
根据原理,如何实实在在将技术转化为生产力?作为国内首个启动煤层气开发的企业,一定程度上,蓝焰煤层气代表着我国煤层气技术发展的缩影。“我们从上世纪90年代初就开始探索,起初没有自己的东西,大多交给外国公司做或学习别人的经验去做,根本没人相信中国能采出自己的煤层气,连银行都不愿给贷款。”王保玉回忆。
正是在这样的条件下,我国煤层气技术逐步完善,就连国外同行及不少专家认为“不可能完成”的事也已实现突破。记者了解到,位于山西东南部的沁水煤田,是我国探明储量最多的煤层气田,因抽采难度极大,也是世界公认的煤层气抽采“禁区”。
“瓦斯和煤炭的关系就像血与肉,割肉必然流血,采血也必然伤肉。煤层气抽采若不能与采煤有效衔接,必然同时影响两者的生产,造成安全隐患和资源浪费。”王保玉介绍,除常规方式外,一套独有的“井上井下联合、采煤采气一体化”模式也应运而生。通过地面打井与煤矿井下抽取相结合,实现煤炭和瓦斯的边采边抽,在保证煤矿安全生产的同时,实现煤层气的开发利用。
开发技术“适应性”不足
从瓦斯被动治理到主动开发,技术推动着煤层气产业更进一步。但同时,一个不得不正视的现实长期存在:经过20多年发展,我国煤层气实际开发的业绩仍远低于预期。如在“十二五”开采目标未完成的基础上,到2017年地面产量仍只有47亿方,仅为“十三五”规划目标的47%。
究其原因,是目前的开发技术存在短板。“我国难采煤层气资源占总量的70%以上,这是客观上最大的拦路虎。要想摸得准、探得明、采得出、采得快、用得上,技术进步是基石与核心竞争力。”一位与会专家坦言,我国虽在技术层面取得不少突破,但适用于不同地质条件的勘探开发技术,目前尚未真正形成。“这也是为何我国煤层气产业发展至今,依然处在规模化生产的初级阶段。”
对于这一观点王保玉也表示了赞同,“评价一项技术的好坏,产气量是关键指标。目前,我国无论在煤层气总产量,还是单井产气量方面,均未能扭转长期偏低的现状,主要原因正是技术‘适应性’不足。”
尽管开采原理相同或相近,但因不同地区的地质条件、资源分布、煤层结构等情况各不相同,所对应的技术难免有差别。相比客观条件的多样化,现有技术却显得不那么全面。“有的技术在山西实践成功,到鄂尔多斯很可能不那么适用。再如,北方以丘陵地形居多,到了南方遇高山路险,甚至连设备都没法上山,来自北方的技术怎么用?”王保玉称。
技术制约,进一步体现在开采收益上。中石油华北油田分公司副总经理朱庆忠指出,受工程技术不适应等影响,区域内不同产气井的日产气量差别大,单井产量迟迟难以提升,“这也导致整体盈利水平较低,抗风险能力差。按目前单方气1.74元的收入计算,我们的实际利润只有6分钱。”
技术创新要“因地制宜”
形势明确,下一步如何提升开采技术的“适应性”?在多位专家看来,以示范工程需求引领技术研发方向,“因地制宜”的技术创新将是煤层气产业发展的必由之路。
首先,是对技术认识的完善。上述与会专家指出,由于过去对煤炭储层的认识多局限于表浅层次,对地质类型、特征等差异的认识也存在不足,从一开始就限制了技术的“适应性”发展。而在可开采性的认识上,过去更多停留在储量计算层面,并无进一步深度研究,导致同一区域的单井产量差异较大。“因此,勘探技术要向提高选区精准度上转移,开发技术要结合不同地质的结构性、敏感性及可改造性等特性。”
“除缺乏现成的系统理论支撑,亟待取得基础理论突破,另一方面也亟需新的高效经济工艺。”中国工程院院士、中国石油大学(北京)副校长李根生举例指出,“如我国自主研发的水力喷射径向水平井技术,可形成‘一井多层、一层多眼、一眼多缝’的复杂缝网,由此提高煤层气的压裂效益,进而降低开采成本。”
结合已探明的沁水、鄂尔多斯两大主要开采基地,吴建光也称,在常规开采工艺的基础上,可进一步优化推广地面和井下联动抽采,分别采用“老井提升”“新井快速上产”的工艺技术,尤其注重中深层煤层气资源的高效经济开发技术。
“此外,若装备水平不行,技术开发还是上不去。相比进口设备,我们的国产化水平现已逐渐赶上,别人有的我们基本也能做出来,只是在发展速度、产品质量等方面还有差距。说到底,要进一步在‘专业化’上下功夫,否则一些核心技术仍难取得更深突破。”王保玉补充。
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