習(xí)近平主席在2020年9月22日第75屆聯(lián)大辯論會(huì)上鄭重提出：中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。“雙碳”目標(biāo)是習(xí)近平生態(tài)文明思想和人類命運(yùn)共同體理念的具體實(shí)踐，有利于中國(guó)推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系。“雙碳”目標(biāo)的提出，在戰(zhàn)略上可以統(tǒng)籌中華民族偉大復(fù)興戰(zhàn)略全局和世界百年未有之大變局的兩個(gè)大局，主動(dòng)擔(dān)當(dāng)大國(guó)責(zé)任，推動(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體。其現(xiàn)實(shí)意義是破解國(guó)內(nèi)資源環(huán)境約束，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和能源革命，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，滿足人民日益增長(zhǎng)的美好生態(tài)環(huán)境需求，促進(jìn)人與自然和諧共生。深刻領(lǐng)會(huì)并堅(jiān)決貫徹落實(shí)“雙碳”目標(biāo)要求，有利于引領(lǐng)中國(guó)有步驟實(shí)施低碳轉(zhuǎn)型，加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)，推動(dòng)減污降碳協(xié)同增效，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的改善由量變走向質(zhì)變，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

煤層氣產(chǎn)業(yè)助力“雙碳”目標(biāo)

“雙碳”目標(biāo)提出以來，我國(guó)加快化石能源清潔高效利用，大力發(fā)展可再生能源，推進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)綠色、低碳、和諧發(fā)展，能源體系將從傳統(tǒng)的煤炭、石油、天然氣等化石能源為主，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕴?yáng)能、風(fēng)能、水能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉礊橹鲗?dǎo)、多能互補(bǔ)的新格局。在2021年12月10日召開的中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議上，習(xí)近平總書記發(fā)表重要講話，要求深入推動(dòng)能源革命，加快建設(shè)能源強(qiáng)國(guó)。在未來一段時(shí)間內(nèi)，化石能源仍將在國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮重要作用，煤炭、石油、天然氣、可再生能源和核電五大主體能源中，總體呈現(xiàn)為煤炭減量、石油放緩、天然氣和非化石能源快速增加的趨勢(shì)。當(dāng)前，全球低碳化發(fā)展已成共識(shí)，能源結(jié)構(gòu)正在由高碳向低碳甚至無碳轉(zhuǎn)變，化石能源清潔高效利用、可再生能源大規(guī)模利用是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的必經(jīng)之路。國(guó)家相繼出臺(tái)多項(xiàng)政策，全國(guó)人民共同努力，經(jīng)濟(jì)社會(huì)和能源發(fā)展正在經(jīng)歷著一場(chǎng)廣泛而深刻的系統(tǒng)變革。

煤層氣開發(fā)具有“一舉三得”的多維價(jià)值，不僅有利于煤礦安全生產(chǎn)、減少煤礦瓦斯事故，也有利于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、補(bǔ)充清潔能源，更有利于碳減排、有效減少溫室效應(yīng)。推動(dòng)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，為煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展和科技創(chuàng)新提供了重要契機(jī)和有效路徑，而加快煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，又可以推動(dòng)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

深部煤層氣優(yōu)質(zhì)資源豐富

早在1983年，中國(guó)就開展煤層氣前期評(píng)價(jià)和勘探工作。中國(guó)煤層氣勘探開發(fā)40余年，與國(guó)外相比，中國(guó)煤層氣資源豐富，但是產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)展緩慢。普遍認(rèn)為，主要是由于中國(guó)煤層氣地質(zhì)條件復(fù)雜，儲(chǔ)層特點(diǎn)認(rèn)識(shí)不夠深刻，勘探開發(fā)理念和技術(shù)創(chuàng)新與集成不適應(yīng)，主攻對(duì)象一直徘徊在淺部或中淺部，對(duì)應(yīng)的鉆完井與增產(chǎn)改造等工程技術(shù)難題一直沒有得到很好地解決，勘探開發(fā)過于依賴國(guó)外成熟的煤層氣相關(guān)理論與技術(shù)，等等。

通過幾代煤層氣人的不懈努力，近10年來，煤層氣科學(xué)問題的認(rèn)知和探索成果層出不窮。特別是“十三五”以來，隨著國(guó)家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田與煤層氣開發(fā)”相關(guān)項(xiàng)目攻關(guān)成果的突破和引領(lǐng)，實(shí)現(xiàn)了煤層氣理念和技術(shù)的重大創(chuàng)新，勘探有利區(qū)優(yōu)選、開發(fā)方案與井位優(yōu)化、煤層氣藏精細(xì)描述、煤層氣產(chǎn)能評(píng)價(jià)、煤層氣提高采收率、地質(zhì)工程一體化甜點(diǎn)區(qū)優(yōu)選、數(shù)智化管理和煤層氣經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等相關(guān)理論與技術(shù)研究越來越成為業(yè)內(nèi)熱門話題。

最令人鼓舞的是，以深部煤層氣優(yōu)質(zhì)資源評(píng)價(jià)與成藏規(guī)律、針對(duì)性的煤儲(chǔ)層改造技術(shù)為代表的研究取得了重大突破，帶動(dòng)煤層氣單井產(chǎn)量大幅度提高，煤層氣產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益明顯提升。深部煤層氣特指煤儲(chǔ)層埋藏深度大于1500米的煤層氣。相比淺部或中淺部煤層氣，深部煤層氣具有煤層厚度大、熱演化程度高、含氣飽和度高、游離氣豐富、水動(dòng)力條件弱、割理裂隙發(fā)育、煤體結(jié)構(gòu)完整和儲(chǔ)層壓力大等有利成藏條件，整體資源條件優(yōu)越，開發(fā)條件明顯優(yōu)于淺部或中淺部。

從2019年開始，在前期研究基礎(chǔ)上，錨定深部煤層開展地質(zhì)工程一體化精細(xì)研究，在大寧—吉縣區(qū)塊選擇太原組8號(hào)煤層作為突破口，煤層平均埋深2152米，平均厚度7.8米，分布連續(xù)穩(wěn)定；區(qū)內(nèi)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，斷層不發(fā)育，平均地層傾角小于3度。在大量煤巖煤樣分析測(cè)試基礎(chǔ)上，認(rèn)定煤儲(chǔ)層地質(zhì)條件適合于從事酸化壓裂、超大規(guī)模極限體積壓裂儲(chǔ)層改造系列技術(shù)，并進(jìn)行多口井試驗(yàn)。2020年部署實(shí)施吉深6-7平01煤層氣先導(dǎo)試驗(yàn)水平井，煤層埋深2100米，水平段長(zhǎng)1000米；設(shè)計(jì)施工平均單級(jí)液量3000立方米、砂量350立方米、單段排量為18立方米/分鐘的煤儲(chǔ)層壓裂改造。2021年，光套管投產(chǎn)即獲高產(chǎn)，最高日產(chǎn)氣量10.1萬立方米，成為中國(guó)深部煤層氣獲得重大突破的標(biāo)志性井。以此為依據(jù)，同年在同一區(qū)塊煤層埋深大于2000米的開發(fā)“禁區(qū)”提交煤層氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量1121.62億立方米，成為國(guó)內(nèi)首個(gè)煤層埋深大于2000米、單層豐度達(dá)到2.34億立方米/平方千米的整裝大型煤層氣田。2022年在區(qū)塊黃河?xùn)|岸開展擴(kuò)邊評(píng)價(jià)、西岸實(shí)施滾動(dòng)勘探，繼續(xù)落實(shí)規(guī)模增儲(chǔ)有利目標(biāo)，并連續(xù)取得新進(jìn)展。2023年以來，深部煤層氣25億立方米產(chǎn)能建設(shè)先導(dǎo)示范項(xiàng)目正在有序推進(jìn)，已經(jīng)實(shí)施的30多口水平井，單井日產(chǎn)氣量大都在6萬立方米以上。

與此同時(shí)，煤層氣勘探開發(fā)在組織與管理上也發(fā)生了質(zhì)的轉(zhuǎn)變，要實(shí)現(xiàn)深部煤層氣規(guī)模效益開發(fā)，必須實(shí)現(xiàn)壓裂理念和技術(shù)的三大改變，形成“超大、超密、充分支撐體積縫網(wǎng)”深部煤儲(chǔ)層“極限體積壓裂”技術(shù)，即：理念上由基質(zhì)酸化壓裂向體積壓裂轉(zhuǎn)變，技術(shù)上由“壓得開”向“壓得碎”轉(zhuǎn)變，效果上由“多造縫”向“多造有效縫”轉(zhuǎn)變。進(jìn)一步堅(jiān)持解放思想、深化理論研究、聚焦科技創(chuàng)新，通過高強(qiáng)度、持續(xù)聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，使深部煤層氣基礎(chǔ)理論研究、工程技術(shù)不斷取得突破，地面工程系統(tǒng)布局和數(shù)智化管理手段進(jìn)一步優(yōu)化，資源利用率不斷提高，開發(fā)成本顯著降低。

根據(jù)第四次全國(guó)油氣資源評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，我國(guó)煤儲(chǔ)層埋深小于2000米的煤層氣資源量約30.05萬億立方米，可采資源量約12.5萬億立方米。我國(guó)深部煤層氣未進(jìn)行資源評(píng)價(jià)，但據(jù)研究，鄂爾多斯盆地東緣深部發(fā)育多個(gè)聚煤凹陷，初步估算深部煤層氣資源量可達(dá)3萬億立方米。如果進(jìn)一步擴(kuò)大到整個(gè)鄂爾多斯盆地和全國(guó)，預(yù)計(jì)煤儲(chǔ)層埋深大于2000米的煤層氣資源量超過20萬億立方米和40萬億立方米，這部分資源品質(zhì)優(yōu)良且基本處于未動(dòng)用狀態(tài)。煤層氣大幅度上產(chǎn)，優(yōu)質(zhì)資源基礎(chǔ)進(jìn)一步夯實(shí)，展現(xiàn)出大有希望和突飛猛進(jìn)的良好勢(shì)頭，進(jìn)一步激勵(lì)和堅(jiān)定了廣大技術(shù)、投資、管理等各行各業(yè)的信心，使得煤層氣產(chǎn)業(yè)投資商和技術(shù)人員豁然開朗，投資和研究方向更加明確，煤層氣產(chǎn)業(yè)越來越引起全社會(huì)更多、更為廣泛的關(guān)注和重視。

煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入新階段

“雙碳”背景下，煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入到一個(gè)新階段，處于發(fā)展史上的最有利時(shí)期。長(zhǎng)期困擾煤層氣產(chǎn)量與開發(fā)效益的深度問題已不再是關(guān)鍵，更不是禁區(qū)。在深入分析我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)現(xiàn)狀和存在問題的基礎(chǔ)上，明確了我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)：第一步，到2025年，實(shí)現(xiàn)理論與技術(shù)上的新突破，完成國(guó)家“十四五”年產(chǎn)100億立方米規(guī)劃目標(biāo)，堅(jiān)定產(chǎn)業(yè)發(fā)展信心；第二步，到2030年，形成針對(duì)大部分地質(zhì)條件的適用性技術(shù)，進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)300億立方米奮斗目標(biāo)，提高產(chǎn)業(yè)在天然氣總量中的地位。通過鄂爾多斯盆地東緣深部煤層氣勘探開發(fā)理論研究與技術(shù)創(chuàng)新，將示范和引領(lǐng)鄂爾多斯、沁水、新疆準(zhǔn)噶爾及吐哈等盆地深部煤層氣的規(guī)模開發(fā)，年產(chǎn)300億立方米煤層氣大產(chǎn)業(yè)的奮斗目標(biāo)必定得以實(shí)現(xiàn)。

我國(guó)煤炭資源極為豐富，但埋深大于1500米的煤炭資源難以采用傳統(tǒng)技術(shù)開采。隨著進(jìn)一步探索交叉性、系統(tǒng)性相關(guān)學(xué)科的理論與技術(shù)戰(zhàn)略，在進(jìn)行傳統(tǒng)意義上地面煤層氣勘探開發(fā)理論與技術(shù)攻關(guān)的同時(shí)，嘗試開展新型交叉學(xué)科開發(fā)技術(shù)、煤層原位轉(zhuǎn)化及提高采收率的一些戰(zhàn)略性技術(shù)攻關(guān)，包括煤炭地下氣化（UCG），CO²捕集、利用和封存（CCUS），以及包括微生物、熱采、微波、激光、注入N2或CO²驅(qū)替在內(nèi)的生物、物理和化學(xué)開發(fā)技術(shù)等，新技術(shù)將實(shí)現(xiàn)深部煤炭與煤層氣資源的全方位融合動(dòng)用與煤炭原位氣化，煤層氣前景將更為廣闊。

我們清醒地看到，煤層氣產(chǎn)業(yè)對(duì)國(guó)家能源轉(zhuǎn)型、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的貢獻(xiàn)越來越突顯，隨著一些“卡脖子”技術(shù)的突破，深部豐富的煤層氣優(yōu)質(zhì)資源將助力煤層氣產(chǎn)業(yè)走向新的輝煌。深部煤層氣如果與中淺部煤層氣、煤系氣及煤礦瓦斯抽放來源的煤層氣共同發(fā)展，并在管理上積極落實(shí)“資源、技術(shù)、人才、政策和投資，以技術(shù)創(chuàng)新為主體、五位一體”的系統(tǒng)理念，煤層氣產(chǎn)業(yè)將很快成為保障“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)和國(guó)家能源安全的重要組成部分，呈現(xiàn)出光明與大有希望的發(fā)展前景。