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奋力书写新疆煤层气开发新答卷

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发布时间:2018-10-26 19:47:08

奋力书写新疆煤层气开发新答卷

 

山再高,往上攀,总能登顶;路再长,走下去,定能到达;梦想再遥远,只要努力,总有实现的那一天。

在煤炭开发的理想路径中,先采气再采煤的顺序是正确的。若两种资源同样富集,更应如此。新疆就是这样的地方。

新疆煤层气资源储量巨大。据统计,2000米以浅的煤层气资源总量约为9.51万亿立方米,占全国煤层气资源总量的26%。

这么大的资源量,谁不想开发?从2000年到2012年,这里已经有了58口勘查气井,数量可观。然而,这其中却没有一口气井达到商业气产量,严重滞缓了国家煤层气产业西移的战略进程。与此同时,新疆煤矿瓦斯灾害却多次发生,10年间在阜康矿区西部的神龙煤矿和东部豫新煤业,就发生两次瓦斯爆炸,造成100人丧生。

是什么延缓了新疆煤层气开发的脚步,一个重要原因是新疆地区地质条件复杂。十余年来,大家似乎逐渐失去了对新疆地区煤层气开发的信心,直到一个项目悄然启动……

报告出台:一次最完整、最深刻的地质评价

2012年3月,河南理工大学煤层气/瓦斯地质工程研究中心主任、河南省非常规能源地质与开发国际联合实验室主任曹运兴教授接到了新疆科林思德新能源有限责任公司董事长郜琳打来的电话。郜琳说,他们公司在新疆阜康矿区新建了一座瓦斯发电厂,由于井下瓦斯产量低和不稳定,不能够满足电厂的需求,考虑公司的长远发展规划,准备从地面开发煤层气来弥补电厂气量的不足,邀请曹运兴研究阜康矿区煤层气地面开发技术等相关问题。

“当时我也没有立刻答应郜琳,而是打电话咨询了业内多位学者的意见,他们都是从事煤层气研究和工程开发领域的一流专家。大家担心甚多,阜康矿区地质条件太复杂,中国目前不具备在这里进一步进行开发试验的可能性,无论井位选择还是先导开发技术,都存在重大挑战。”曹运兴笑着说。

“我对新疆煤层气开发前景深怀期待,在没有得到足够地质证据说服自己放弃之前,对新疆始终抱有希望。而且根据地质学规律,构造再复杂的地区也会有相对稳定的区段。虽然之前的研究内容涉足新疆不多,但是对新疆区域地质情况比较清楚。相信在阜康300多平方公里的矿区一定能找到合适的建井位置。”曹运兴说。

阜康矿区构造形态和动力学机制进一步分析表明,阜康中部块段应力最为集中,煤层破坏可能比较严重,很可能出现区域分布的构造煤;而东、西两块段构造情况相对简单,尤其是西部块段,受控于妖魔山断层西部走滑机制影响,变形相对较弱,煤层气赋存条件可能较好。他们依据这一分析,做出了阜康矿区煤层气选区研究的基本框架:重点攻克东、西部两端,进一步考察和研究中部。

2012年4月,河南理工大学和科林思德公司签了科研合作合同,组织河南理工大学另外2名教授和4名研究生,一行7人深入阜康矿区开展系统的野外地质调查和煤矿井下瓦斯地质调查。

通过两个多月的井下调查和室内分析,曹运兴和他的团队基本证实了前期关于阜康矿区储层地质的基本预测,并形成了一份阜康矿区煤层气开发地质评价报告。

6月26日,在项目验收评议会上,专家给出的评价是:这是迄今为止对阜康矿区煤层气储层地质进行的一次最完整、最深刻的认识。

曹运兴带领他的科研团队,利用自己常年国外考察的丰富经验和敏锐的全球视野,创新性的标注出了阜康矿区煤层气开采的路线图。

气井建成:两次打破全国纪录

2012年8月,经过谨慎决策,曹运兴团队确定了第一口先导试验井的位置,位于阜康矿区西部块段气煤一井井田内。综合考虑到风氧化带的影响,第一口井的目标煤层埋深750米左右,命名为“CSD01井”。

该井于2012年12月完成压裂增产改造,2013年1月开始排采,到2013年3月底,日产量达到并维持在2300立方米左右,这在新疆地区前所未有。作为庆祝第一口井成功产气,科林思德公司在井口举办了点火仪式。

“中国煤层气开发这么多年,很少有直井的日产量能破万立方米,我们都不敢相信,但反复多次计算和模拟的结果确实如此。”负责模拟计算的团队成员石玢说。

2014年1月,科林思德公司在北京组织了一场阜康煤层气开发技术讨论会,重点讨论CSD01井的排采技术、产能预测和阜康矿区开发远景,石玢就作为曹运兴团队的发言人,在会上汇报了该井的产能模拟过程和结果。

当说出日产量7000立方米这个数字时,会场一片哗然。

根据新疆和阜康煤层气开发历史和CSD01井的当下现状,没有谁能相信这一高产预测结果。

但是之后发生的事证明了曹运兴和石玢他们的产能预测结果是正确的。该气井的日产量迅速上升,并于2014年5月11日这一天达到峰值17125立方米,刷新了阜康乃至新疆煤层气开发历史日产气量纪录;在同一井区的第二口高产井日产达到了27896立方米,第二次刷新了中国煤层气直井日产量记录,它们是迄今为止全国单口直井的最高日产气量纪录。

随后,科林思德公司又完成了新疆地区的第一口煤层气水平井,日产量达到35000立方米,且长期保持稳定,再次刷新了新疆煤层气开发历史上单井最高产量,成为新疆煤层气开发历史的里程碑工程。

点燃希望:带动新疆煤层气全面开发

“目前国内外煤层气开发的都是近水平煤层,对于倾角达到45°—80°的极倾斜煤层涉足很少。课题组花费两年时间,通过理论计算和数字仿真技术,在国际上第一次建立了大倾角厚煤层水力压裂裂缝扩展的数学物理本构方程,揭示了大倾角厚煤层水力压裂裂缝发生的规律和力学机理。”曹运兴说。

河南理工大学完成的“新疆阜康大倾角厚煤层煤层气开发关键技术研究与应用”项目,形成了复杂地质条件下煤层气区块的“构造选区、煤/气选层”的选区新方法,发现并优选出煤层气开发甜点高产区段;研究开发了大倾角厚煤层分层多段压裂和复杂结构走向水平井的高产钻完井技术体系……该项目共完成示范工程井22口,3年新增煤层气产量3233.7万立方米,新增销售额和利税11067.77万元和3377.15万元。项目成果为新疆通过地面煤层气开发治理瓦斯提供了关键技术借鉴,对新疆煤层气开发具有方向引领作用和工程示范作用,也因此荣获2017年度中国煤炭工业协会科技进步一等奖。

该项目引起国家能源局和业内专家的关注。2014年6月和8月份,曹运兴和郜琳等分别到国家能源局和国家油气重大专项办公室汇报了新疆阜康煤层气开发项目的进展情况。分管负责人说:“新疆煤层气资源丰富,我们在"十一五""十二五"期间就是一直不敢往那里投资科研和先导性试验,怕不产气。你们这次是让新疆煤层气重新看到了希望!”

“十三五”期间,国家科技重大专项单列新疆煤层气开发项目,研发经费5.8亿元,其中国家拨款2.3亿元,自治区投资3.5亿元。新疆煤层气产业基地建设列入国家《煤层气(煤矿瓦斯)开发利用“十三五”规划》。若进展顺利,仅开发准噶尔盆地3.8万亿的煤层气资源,就将创造直接经济效益万亿元以上,这对推动国家煤层气开发战略西移,促进我国能源结构转好,改善大气质量具有重大现实意义。