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摘 要

摘要：中國石油華北油田公司1991年開始涉足煤層氣勘探開發(fā)業(yè)務，經歷了煤層氣地質研究選區(qū)、直井小井組開發(fā)先導試驗、羽狀水平井開發(fā)先導試驗和數字化規(guī)?；_發(fā)4個階段，經過長
摘要：中國石油華北油田公司1991年開始涉足煤層氣勘探開發(fā)業(yè)務，經歷了煤層氣地質研究選區(qū)、直井小井組開發(fā)先導試驗、羽狀水平井開發(fā)先導試驗和數字化規(guī)?；_發(fā)4個階段，經過長期不懈努力和大規(guī)模投入，率先在國內建成了數字化規(guī)?；簩託馓锸痉豆こ獭Ｔ撌痉豆こ桃詮碗s山地、全覆蓋和全過程自動化監(jiān)控系統(tǒng)為主要特征，實現了規(guī)模化生產和商業(yè)化運營，所產煤層氣通過處理中心和外輸管道進入“西氣東輸”干網。該公司在煤層氣勘探開發(fā)技術、地面工程低成本優(yōu)化設計等方面積累了豐富經驗，在踐行采煤呆氣一體化、解決礦權重疊問題等方面創(chuàng)造了多種有效模式；編制了煤層氣業(yè)務中長期發(fā)展規(guī)劃，在勘探開發(fā)、科技攻關、市場利用、對外合作等方面確立了發(fā)展目標；不斷擴大現有煤層氣田生產規(guī)模、積極開拓下游市場建設，促進了山西省地方經濟的發(fā)展，實現了互利雙贏。
關鍵詞：煤層氣田；數字化；規(guī)?；?；示范工程；中國石油華北油田公司；山西省
    中國石油華北油田公司(以下簡稱華北油田)從1991年起涉足煤層氣業(yè)務，參與原中國石油天然氣總公司的煤層氣資源評價和區(qū)塊優(yōu)選，在河北省大城縣開辟了煤層氣開采試驗區(qū)，為下一步擴展煤層氣業(yè)務積累了地質研究經驗、儲備了勘探開發(fā)技術。2004年，華北油田接手晉東南沁水煤層氣田的勘探開發(fā)工作，積極貫徹中國石油天然氣股份有限公司建設綜合性國際能源公司發(fā)展戰(zhàn)略，把加快煤層氣、地熱等新能源開發(fā)列入油田持續(xù)穩(wěn)健發(fā)展的主要措施之一。2006年成立了沁南煤層氣勘探開發(fā)指揮部，并在山西晉城市注冊成立了煤層氣勘探開發(fā)分公司，以華北油田勘探開發(fā)研究院、物探研究院、采油工藝研究院為技術支撐，集中了華北油田各專業(yè)400余名員工實施大規(guī)?？碧介_發(fā)。
1 示范工程概況
華北油田在沁水盆地南部的煤層氣區(qū)塊包括鄭莊、樊莊、沁南、馬必、成莊、鄭村和夏店7個區(qū)塊，跨晉城、長治和臨汾3市，礦權總面積達5646km2，探明地質儲量為844×108m3，控制和預測地質儲量為4967×108m3，具備了建成年產量50×108m3的資源基礎(圖1)。經過3年的勘探開發(fā)建設，2009年建成中國第一個數字化規(guī)模化煤層氣田示范工程，取得了下述6個方面的成績。
 

1.1 勘探開發(fā)成效顯著
    在樊莊-鄭莊區(qū)塊實施二維地震勘探測線124條計1285km，至2009年，累計探明地質儲量844×108m3。2010年底，樊莊-鄭莊區(qū)塊累計探明煤層氣儲量將超過1000×108m3，邁進世界級(千億立方米)商業(yè)性大型煤層氣田行列。樊莊區(qū)塊6×108m3產能建設全面完成，累計鉆直井454口，壓裂投產437口；羽狀水平井鉆井、投產45口；建成6座集氣站、43km集氣干線、483口單井采氣管線、2座35kV變電站、23km35kV電力線路。目前日產煤層氣超過70×104m3(圖2)。
1.2 以煤層氣處理中心為標志的系統(tǒng)工程投產，外輸管網與“西氣東輸”干網實現對接
    以煤層氣處理中心為標志的配套工程建成投產(圖3)，從根本上解決了制約煤層氣外輸和利用的瓶頸問題，依托“西氣東輸”干網可以順利實現煤層氣上輸和下載，將為“氣化山西”發(fā)揮積極作用。自2009年9月10日處理中心向“西氣東輸”干網供氣，目前累計完成商品量在1.2×108m3，日外輸氣量在100×104m3以上。
1.3 建成復雜山地、全覆蓋、全過程自動化監(jiān)控系統(tǒng)，運行平穩(wěn)正常
    自動化監(jiān)控系統(tǒng)于2008年5月開工建設，2009年10月主體工程完工。完成了51km通訊光纜、10座通信基站建設，實現了重點井、集氣站、處理中心系統(tǒng)的生產數據采集、圖像監(jiān)測、遠程控制；實現了35kV變電站及其供配電線路，10kV開閉所遙視、遙測、遙調；實現變電所單井、集氣站無人值守。通過設在晉城的遠程調度中心可實現單井、集氣站、變電所、處理中心的生產參數監(jiān)測和生產指揮。
1.4 勘探開發(fā)技術認識不斷深化
    建立了沁水氣田煤層氣成藏模式，認為本區(qū)煤層氣藏為受巖漿熱成因形成的承壓水封堵煤層氣藏，其富集程度主要受儲層條件和保存條件的影響；形成了區(qū)塊尺度煤層氣富集高滲地質控制理論(圖4)，認為沁南煤層原生孔隙割理系統(tǒng)決定了煤層滲透性的大小，構造背景和斷層發(fā)育程度明顯控制煤層含氣性；形成了5項配套工藝技術，包括山地淺層二維地震采集和精細解釋、富集高滲區(qū)地質預測與井位部署、羽狀水平井及配套工藝、適用性舉升工藝和智能排采控制。
 

1.5 積極推進對外合作，努力實現互利雙贏
華北油田在建設數字化規(guī)?；簩託馓镞^程中，嚴格遵守國家和山西省的有關法律、法規(guī)和政策規(guī)定，主動向省、市、縣三級政府匯報工作，將企業(yè)發(fā)展自覺融入地方經濟，積極履行社會責任，營造企地和諧環(huán)境。同時，積極主動尋求與業(yè)內其他企業(yè)開展合作，實現優(yōu)勢互補、和諧共贏。先后與山西能源集團、潞安集團、蘭花集團、晉煤集團、山西省煤運總公司、國投晉城公司等煤炭企業(yè)簽訂了合作協議，形成了多種各具特色的合作模式，有效解決了礦權重疊問題，采氣采煤更為科學合理，避免了無序競爭，實現了合作共贏。
1.6 安全環(huán)保工作卓有成效
華北油田以創(chuàng)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好企業(yè)為目標，在沁南煤層氣勘探開發(fā)過程中，以“環(huán)境美學”為目標，加大投資力度，把保障安全、保護生態(tài)環(huán)境、節(jié)約自然資源，作為各項工作的重中之重，堅持不懈地走安全發(fā)展、清潔發(fā)展、節(jié)約發(fā)展之路。在項目可研、設計、施工各階段均委托國家和當地有關單位進行安全評估和環(huán)保評估工作，采取措施，杜絕了安全環(huán)保事故的發(fā)生。
2 經驗與認識
在國家新能源扶持政策創(chuàng)造的良好環(huán)境和各級政府以及相關能源企業(yè)的支持和推動下，華北油田集中各方資源，匯聚各界力量，發(fā)揮自身優(yōu)勢，經過長期不懈努力和大規(guī)模投入，綜合研究與現場試驗并舉，常規(guī)作業(yè)與風險探索兼顧，在晉東南建成了國內第一個數字化、規(guī)?；簩託馓铩?/span>
2.1 煤層氣開發(fā)既可取得經濟效益，又能降低碳排放，減少煤礦安全事故
    煤層氣地面抽排既可減少烴排放，又可減少碳排放，每抽采1×108m3煤層氣，可減少碳排放120×104t。此外，煤層氣地面抽采是降低高瓦斯煤礦安全事故的有效預防措施。國家規(guī)定，只有煤層氣含量低于6m3/t煤時才能開采煤礦，要將沁水煤田煤層氣含量由15～20m3/t降低到國家規(guī)定指標，只有依靠地面抽采。
2.2 石油公司開發(fā)煤層氣具有獨特優(yōu)勢
實踐證明，石油公司在開發(fā)煤層氣方面具備獨特優(yōu)勢。煤層氣地面抽采方式與天然氣開發(fā)類似，所用的鉆井、壓裂、排采、管輸等系列技術均來自石油天然氣行業(yè)的主體勘探開發(fā)技術。石油公司以強大的人才、資金、技術、市場和裝備優(yōu)勢，可以在較短時間內完成煤層氣勘探開發(fā)技術的儲備和創(chuàng)新，開創(chuàng)煤層氣產業(yè)科研與生產有機融合、上下游一體化的蓬勃發(fā)展局面，成為中國煤層氣產業(yè)的領跑者。
2.3 煤層氣開發(fā)應重視基礎研究和技術創(chuàng)新
    華北油田重視煤層氣地質條件的基礎研究工作，重視工藝改進和技術創(chuàng)新，不斷深化地質認識，認真研究生產中出現的問題與矛盾，積極尋找應對措施，初步掌握了煤層氣勘探開發(fā)配套技術；在生產實踐中提升了高滲富集區(qū)優(yōu)選、井筒工藝應用、羽狀水平井井位優(yōu)選、煤層鉆井液保護、煤層適應性壓裂改造、地面工程集約化建設等方面的能力。能力的提升促進了勘探開發(fā)建設的有效發(fā)展。
2.4 煤層氣開發(fā)建設必須嚴格按程序辦事，規(guī)范運作
    在煤層氣開發(fā)過程中，認真進行各種評價和辦理審核手續(xù)，不僅是遵守國家和地方政府法律法規(guī)、依法進行生產經營活動的具體表現，也是創(chuàng)造順利的施工環(huán)境、保證工程質量、實現清潔安全生產的必由之路。要熟悉相關法律法規(guī)和有關機構的辦事程序，照章辦理。要加強項目前期工作，超前規(guī)劃、早定方案，統(tǒng)籌考慮各種審批手續(xù)，全面系統(tǒng)準備有關材料。華北油田在樊莊產能建設前期及過程中辦理了安全、環(huán)境保護、水土保持、防洪、選址等共計20余項評價和審核。
2.5 煤層氣行業(yè)的健康有序發(fā)展需要合作雙贏
    煤層氣是煤炭的伴生氣，國務院要求“先采氣后采煤、采煤采氣一體化”。應按照科學發(fā)展觀與建立和諧礦區(qū)的思維，處理煤層氣企業(yè)與煤炭企業(yè)在發(fā)展中的矛盾，共同履行大型國有企業(yè)所承擔的經濟、社會、政治責任。煤層氣產業(yè)的健康發(fā)展需要石油、煤炭兩個行業(yè)與社會各界的共同努力。華北油田沁水煤層氣礦權與眾多煤炭企業(yè)礦權重疊，只有真誠合作、統(tǒng)籌規(guī)劃、科學部署、規(guī)范實施，才能建立起良好的合作環(huán)境，才能實現建設大型、整裝煤層氣田的發(fā)展規(guī)劃。
3 華北油田煤層氣業(yè)務中長期規(guī)劃
    據中國石油沁水盆地煤層氣業(yè)務發(fā)展規(guī)劃和華北油田發(fā)展要求，結合山西沁水盆地煤層氣產業(yè)發(fā)展形勢，華北油田編制了煤層氣業(yè)務發(fā)展“十二五”規(guī)劃，在勘探開發(fā)、科技攻關、市場利用、對外合作等方面確立了發(fā)展目標，明確了工作思路，制定了具體措施。
3.1 勘探與評價
    計劃部署精細二維地震測線3500km，鉆井388口，探明煤層氣地質儲量3065×108m3，夯實50×108m3年產量的物質基礎。
3.2 產能建設
    計劃部署羽狀水平井371口，配套建設集輸管網和電力系統(tǒng)，新建產能19×108m3，加上樊莊已建產能6×108m3，累計建產能25×108m3。
3.3 科技攻關
    以國家煤層氣科技重大專項和中石油示范工程為平臺，加強公司內部研究力量，同時，擴大和深化外部科研協作，在煤層氣富集規(guī)律、高中階煤層滲透性改造、低成本鉆井工藝、集成化模塊式地面工程設計等方面開展深度研究和項目攻關，力爭在“十二五”末，形成具有自主知識產權的煤層氣地質研究成果和先進適用的低成本開發(fā)技術系列。
3.4 下游市場開發(fā)
    計劃2015年煤層氣產量達到20×108m3，在滿足當地用氣的情況下，余氣進入“西氣東輸”管道。在沁南所產煤層氣不能滿足當地工業(yè)及民用需求時，可以在中石油的統(tǒng)一調度下，利用“西氣東輸”聯絡線，以管道天然氣向當地返輸。華北油田長期穩(wěn)定向北京市、天津市、河北省等供應城市燃氣，具備了豐富的燃氣管網經營經驗，和中油(香港)聯合成立了華港燃氣公司，并已在香港掛牌上市，愿意在互利共贏的基礎上，依托已建天然氣和煤層氣輸送管網，參與山西燃氣管網建設和運營，為山西省經濟社會發(fā)展做出積極貢獻。
4 結束語
    華北油田在較短時間內，優(yōu)質高效建成了國內第一個數字化規(guī)模化煤層氣田，并與國家“西氣東輸”管道對接，成功實現了煤層氣上下游一體化商業(yè)運營?？梢哉f，數字化規(guī)模化煤層氣田的建成，既是中國石油天然氣股份有限公司國際化綜合性能源公司發(fā)展戰(zhàn)略的一個里程碑，也是中國煤層氣產業(yè)日趨壯大、進入商業(yè)化生產啟動階段的一個重要標志。
山西沁水盆地煤層氣資源豐富，省內以及周邊地區(qū)能源需求旺盛。華北油田將長期立足山西，發(fā)揮自身優(yōu)勢，繼續(xù)加大投入，擴大現有煤層氣田生產規(guī)模，開拓下游市場建設，為山西省當地經濟和社會發(fā)展作出貢獻。同時，華北油田將繼續(xù)堅持互利共贏，不斷拓展與相關能源企業(yè)的合作領域，創(chuàng)新合作方式，加大合作力度，深入貫徹國家采煤采氣一體化政策，促進煤層氣行業(yè)的健康有序發(fā)展。
 
(本文作者：周榮學 劉慶昌 中國石油華北油田公司)