潘河、潘庄煤层气开发的启示

文 | 孙茂远

作者系国家能源委专家咨询委员会委员

从全国看来，潘河和潘庄项目仍是煤层气开发高产高效的个案，我国煤层气资源以难采资源为主，总体效益较低，还需要持续加大政策扶持力度。

潘河和潘庄煤层气开发项目位于山西省沁水盆地东南部，最初属于一个煤层气勘探区块。其中，山西沁水盆地潘河煤层气开发利用高技术产业化国家示范工程，是我国第一个煤层气产业化示范工程项目，简称潘河项目；毗邻的潘庄煤层气对外合作项目，简称潘庄项目。

截至2018年，潘河项目累计产气量已达24亿立方米，产量高峰期单井平均日产达4700立方米，长期平均单井日产稳定在3200立方米左右。潘河项目平均单井产量指标高于资源条件相似的美国黑勇士盆地，处于国际领先、国内最高水平。原设计稳产期5年，实际年产1.5～2.5亿立方米的高产稳产期已持续9年。预计潘河项目总产气量不仅大于探明可采储量数倍，也将远高于探明地质储量，即采收率至少超过150%。

潘庄是我国首个进入商业性生产期的煤层气对外合作项目。2016年11月1日潘庄项目正式进入生产期，截至2018年10月累计产气30.38亿立方米。保守估算年产5亿立方米以上稳产高产期可保持10年以上，至2028年累计年产气量至少79亿立方米，已接近探明可采储量数值。潘庄项目是我国目前最成功的对外合作煤层气开发项目，技术和经济效果也好于预期。

从全国看来，潘河和潘庄项目仍是煤层气开发高产高效的个案，我国煤层气资源以难采资源为主，总体效益较低，还需要持续加大政策扶持力度。

开发成功原因初探

1998年，国务院批准中联煤层气有限责任公司（简称“中联公司”）在山西省柿庄南枣园区块，实施国家煤层气示范工程项目。由于外部和中联公司内部的复杂因素，该项目未能落实。

2004年以前，中联公司在全国广泛开展勘探工作，已基本摸清全国煤层气资源概况，当年决定选址率先打造精品煤层气开发项目，以提振全社会开采煤层气资源的信心。

潘河项目相关数据

潘庄项目相关数据

再次启动枣园项目，还是寻找更适宜的“甜点区”实施开发示范工程？成为中联公司的首要抉择。在紧张、细致的调研中，不仅内部多次对比、研究，还请外部专家、院士召开专题咨询会。中联公司据此得出结论，沁水盆地东南部的探明储量区，除了煤层气资源的常规参数十分有利以外，著名地质学家刘光鼎院士的地质构造动力学和构造改造的理论推测，在某种程度上也坚定了重新择址实施示范工程的决心。

中国含煤盆地的基底有地台、褶皱带和中间地块三种类型，沁水盆地大地构造背景属于稳定的地台式基底，是一个构造活动相对较弱的克拉通内断陷盆地，煤层赋存条件简单，有利于煤层气的生成和保存，煤层气开发潜力大。而沁水盆地东南部寺河—潘庄地区，构造形迹叠加更为明显，预估其有可能成为煤层气开发的最为有利的区域。

因此，中联公司把国家煤层气示范工程项目，最终移址确定在原潘庄范围内的潘河，实践证明这是科学合理的决策，因而获得了国家发改委的支持和批准。通过反复综合研究、科学决策的选址，奠定了潘河项目的成功基础。

潘河项目和潘庄项目互为比邻，资源条件相同，采用不同开采方式，殊途同归，各放异彩。

潘河项目全部采用直井采气。常规天然气开采，按照油气成藏和运聚规律，通常在背斜顶部布井。经过多次试验研究，潘河项目布井设计中，根据储层为5度～15度的缓倾斜、埋深小的实际情况，摒弃了传统的常规气布井思路，首选在含气量高的向斜区域或背向斜转折部布井。由于本区域构造简单，地层平缓，主应力方向不明显，经模拟、分析，在井网设计中，首创并全面实施300米×300米的布置方式，取得了开采中井间干扰和连动形成早，达产周期短的良好效果。

潘庄项目则绝大部分采用水平井生产，由我国水平井技术的先驱北京奥瑞安能源技术公司负责施工。2006年开始完成的第一批6口多分支水平井，获得巨大成功。其中1口井最高日产10万立方米，平均单井日产3万立方米以上，占据了国内水平井的领先地位。为进一步降低成本，提高效益，潘庄项目还采用改进型单支水平井技术试采15号煤、多煤层合采等技术，取得了较好的效果。

潘河项目和潘庄项目多年保持高产稳产，精心设计、精心施工，科技进步，是主要推动力。

从储存状态上来看，煤层气有别于常规天然气。常规天然气的储存以构造圈闭为主，呈正压状态，属于构造游离气；煤层气则生成与储存在煤层及上、下岩层中，以吸附状态为主，兼有游离气和构造气，采用煤系气的概念更为准确。

潘河和潘庄项目呈现高产和总产量大大超过预期的走势，主要是煤层气的特性决定。一是与常规天然气的圈闭构造不同，随着煤层气的采气进程，储层压力下降，邻近区的煤层气流动补充。二是储集于煤系地层中的气体也成为补充气源，特别是多层合采、压裂作业的条件下，煤系地层中的致密气和页岩气成为增加煤层气总产气量的贡献者。

煤层气的探明储量评估，多采用体积法和数值模拟方法，实践证明可能大幅低估了特定区块的探明可采储量和地质探明储量，因此给潘河和潘庄项目这样的采气区带来意外之惊喜。

据澳大利亚煤层气专家介绍，美国的圣胡安盆地和澳大利亚的悉尼煤田等，也有类似累计产气量显著高于可采储量和地质探明储量的情况。

几点启示

综上所述，笔者认为，潘河项目和潘庄项目的成功运营实践，给我国煤层气开发带来以下启示。

一、煤层气开采具有特殊性和复杂性

煤层气的生成、储藏及运移特点，使其地面开采显著有别于常规天然气，也有别于煤矿井下抽采。因此，煤层气地面开采，不能简单套用常规气和井下抽采的概念和技术，应当根据其特点和规律，既有对相近行业技术上取长补短，更要有发展和创新。

二、要根据我国煤层气特点深入研究优选甜点区和配套开发方案

国外煤层气开发主要考虑埋深、煤厚、甲烷含量、含气饱和度、资源丰度、水文地质等因素。我国难采煤层气资源比例大，特别是地质构造变动大，在区块选择和制定开发方案时，还应当从地质动力学和地质构造变动方面，进行深入的定性和定量研究。根据综合因素，选择适合的开发方案和配套技术。

三、把握技术方向和施工质量

科技进步是企业乃至煤层气产业的永恒推动力。鉴于我国复杂的煤层气资源条件，建议国家持续并加强煤层气重大国家科技专项，特别着重在各类不同资源条件的示范工程建设，以工程带动科研，形成适合我国情况的系列煤层气技术、装备和工艺。以科技进步提高经济效益，以经济效益培育市场，以市场化促进煤层气产业发展。

潘河和潘庄项目的精心设计、精心施工的优质工程质量，无疑是取得最佳开发效果的可靠保障。目前，我国煤层气行业以牺牲质量为代价的低成本战略，催生层层转包、低质低效的施工，低产井、无效井众多，应引起高度重视。

四、煤层气开发急需相关政策跟进

潘河和潘庄项目总产气量的走势不仅远超预期，也可能在某种程度上颠覆了煤层气探明储量评估的概念，成为煤层气开发的亮点，鼓舞煤层气投资人的信心。比如可采资源量大幅提高，采收率大幅提高，预期经济效益大幅提高，高产稳产期大幅增加……前景看好了，效益提高了，市场就可能回暖了。

潘河和潘庄项目的实践，也从一个侧面证明：煤层气区块内的致密气等非常规气，对煤炭开采期的瓦斯防范有重要影响，对煤炭开采期向大气排放甲烷量也有重要影响；“煤层气区块内的煤层气、致密气、页岩气三气合采，享受同等优惠政策”的建议，科学合理。

建议国家及时跟进煤层气勘探开发管理政策，以促进我国煤层气产业健康、持续、快速发展。（中联公司吴建光副总经理、张守仁博士为本文提供协助和支持，一并致谢）