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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(wù)，經(jīng)歷了煤層氣地質(zhì)研究選區(qū)、直井小井組開發(fā)先導(dǎo)試驗、羽狀水平井開發(fā)先導(dǎo)試驗和數(shù)字化規(guī)?；_發(fā)4個階段，經(jīng)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(wù)，經(jīng)歷了煤層氣地質(zhì)研究選區(qū)、直井小井組開發(fā)先導(dǎo)試驗、羽狀水平井開發(fā)先導(dǎo)試驗和數(shù)字化規(guī)?；_發(fā)4個階段，經(jīng)過長期不懈努力和大規(guī)模投入，率先在國內(nèi)建成了數(shù)字化規(guī)?；簩託馓锸痉豆こ?。該示范工程以復(fù)雜山地、全覆蓋和全過程自動化監(jiān)控系統(tǒng)為主要特征，實現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)和商業(yè)化運營，所產(chǎn)煤層氣通過處理中心和外輸管道進入“西氣東輸”干網(wǎng)。該公司在煤層氣勘探開發(fā)技術(shù)、地面工程低成本優(yōu)化設(shè)計等方面積累了豐富經(jīng)驗，在踐行采煤呆氣一體化、解決礦權(quán)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(wù)中長期發(fā)展規(guī)劃，在勘探開發(fā)、科技攻關(guān)、市場利用、對外合作等方面確立了發(fā)展目標(biāo)；不斷擴大現(xiàn)有煤層氣田生產(chǎn)規(guī)模、積極開拓下游市場建設(shè)，促進了山西省地方經(jīng)濟的發(fā)展，實現(xiàn)了互利雙贏。
關(guān)鍵詞：煤層氣田；數(shù)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(wù)，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(wù)積累了地質(zhì)研究經(jīng)驗、儲備了勘探開發(fā)技術(shù)。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(shè)綜合性國際能源公司發(fā)展戰(zhàn)略，把加快煤層氣、地?zé)岬刃履茉撮_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(shù)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(quán)總面積達5646km2，探明地質(zhì)儲量為844×108m3，控制和預(yù)測地質(zhì)儲量為4967×108m3，具備了建成年產(chǎn)量50×108m3的資源基礎(chǔ)(圖1)。經(jīng)過3年的勘探開發(fā)建設(shè)，2009年建成中國第一個數(shù)字化規(guī)?；簩託馓锸痉豆こ蹋〉昧讼率?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(zhì)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(chǎn)能建設(shè)全面完成，累計鉆直井454口，壓裂投產(chǎn)437口；羽狀水平井鉆井、投產(chǎn)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(chǎn)煤層氣超過70×104m3(圖2)。
1.2 以煤層氣處理中心為標(biāo)志的系統(tǒng)工程投產(chǎn)，外輸管網(wǎng)與“西氣東輸”干網(wǎng)實現(xiàn)對接
    以煤層氣處理中心為標(biāo)志的配套工程建成投產(chǎn)(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(wǎng)可以順利實現(xiàn)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(wǎng)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(fù)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(shè)，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(shè)，實現(xiàn)了重點井、集氣站、處理中心系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、圖像監(jiān)測、遠程控制；實現(xiàn)了35kV變電站及其供配電線路，10kV開閉所遙視、遙測、遙調(diào)；實現(xiàn)變電所單井、集氣站無人值守。通過設(shè)在晉城的遠程調(diào)度中心可實現(xiàn)單井、集氣站、變電所、處理中心的生產(chǎn)參數(shù)監(jiān)測和生產(chǎn)指揮。
1.4 勘探開發(fā)技術(shù)認(rèn)識不斷深化
    建立了沁水氣田煤層氣成藏模式，認(rèn)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(zhì)控制理論(圖4)，認(rèn)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(gòu)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(shù)，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(zhì)預(yù)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(xiàn)互利雙贏
華北油田在建設(shè)數(shù)字化規(guī)?；簩託馓镞^程中，嚴(yán)格遵守國家和山西省的有關(guān)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(jīng)濟，積極履行社會責(zé)任，營造企地和諧環(huán)境。同時，積極主動尋求與業(yè)內(nèi)其他企業(yè)開展合作，實現(xiàn)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(xié)議，形成了多種各具特色的合作模式，有效解決了礦權(quán)重疊問題，采氣采煤更為科學(xué)合理，避免了無序競爭，實現(xiàn)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(biāo)，在沁南煤層氣勘探開發(fā)過程中，以“環(huán)境美學(xué)”為目標(biāo)，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(shè)計、施工各階段均委托國家和當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)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(jīng)驗與認(rèn)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(guān)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(jīng)過長期不懈努力和大規(guī)模投入，綜合研究與現(xiàn)場試驗并舉，常規(guī)作業(yè)與風(fēng)險探索兼顧，在晉東南建成了國內(nèi)第一個數(shù)字化、規(guī)?；簩託馓?。
2.1 煤層氣開發(fā)既可取得經(jīng)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(yù)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(biāo)，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?shù)认盗屑夹g(shù)均來自石油天然氣行業(yè)的主體勘探開發(fā)技術(shù)。石油公司以強大的人才、資金、技術(shù)、市場和裝備優(yōu)勢，可以在較短時間內(nèi)完成煤層氣勘探開發(fā)技術(shù)的儲備和創(chuàng)新，開創(chuàng)煤層氣產(chǎn)業(yè)科研與生產(chǎn)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(chǎn)業(yè)的領(lǐng)跑者。
2.3 煤層氣開發(fā)應(yīng)重視基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新
    華北油田重視煤層氣地質(zhì)條件的基礎(chǔ)研究工作，重視工藝改進和技術(shù)創(chuàng)新，不斷深化地質(zhì)認(rèn)識，認(rèn)真研究生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題與矛盾，積極尋找應(yīng)對措施，初步掌握了煤層氣勘探開發(fā)配套技術(shù)；在生產(chǎn)實踐中提升了高滲富集區(qū)優(yōu)選、井筒工藝應(yīng)用、羽狀水平井井位優(yōu)選、煤層鉆井液保護、煤層適應(yīng)性壓裂改造、地面工程集約化建設(shè)等方面的能力。能力的提升促進了勘探開發(fā)建設(shè)的有效發(fā)展。
2.4 煤層氣開發(fā)建設(shè)必須嚴(yán)格按程序辦事，規(guī)范運作
    在煤層氣開發(fā)過程中，認(rèn)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(chǎn)經(jīng)營活動的具體表現(xiàn)，也是創(chuàng)造順利的施工環(huán)境、保證工程質(zhì)量、實現(xiàn)清潔安全生產(chǎn)的必由之路。要熟悉相關(guān)法律法規(guī)和有關(guān)機構(gòu)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(zhǔn)備有關(guān)材料。華北油田在樊莊產(chǎn)能建設(shè)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(wù)院要求“先采氣后采煤、采煤采氣一體化”。應(yīng)按照科學(xué)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(dān)的經(jīng)濟、社會、政治責(zé)任。煤層氣產(chǎn)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(quán)與眾多煤炭企業(yè)礦權(quán)重疊，只有真誠合作、統(tǒng)籌規(guī)劃、科學(xué)部署、規(guī)范實施，才能建立起良好的合作環(huán)境，才能實現(xiàn)建設(shè)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(wù)中長期規(guī)劃
    據(jù)中國石油沁水盆地煤層氣業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃和華北油田發(fā)展要求，結(jié)合山西沁水盆地煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢，華北油田編制了煤層氣業(yè)務(wù)發(fā)展“十二五”規(guī)劃，在勘探開發(fā)、科技攻關(guān)、市場利用、對外合作等方面確立了發(fā)展目標(biāo)，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(zhì)儲量3065×108m3，夯實50×108m3年產(chǎn)量的物質(zhì)基礎(chǔ)。
3.2 產(chǎn)能建設(shè)
    計劃部署羽狀水平井371口，配套建設(shè)集輸管網(wǎng)和電力系統(tǒng)，新建產(chǎn)能19×108m3，加上樊莊已建產(chǎn)能6×108m3，累計建產(chǎn)能25×108m3。
3.3 科技攻關(guān)
    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(nèi)部研究力量，同時，擴大和深化外部科研協(xié)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(shè)計等方面開展深度研究和項目攻關(guān)，力爭在“十二五”末，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的煤層氣地質(zhì)研究成果和先進適用的低成本開發(fā)技術(shù)系列。
3.4 下游市場開發(fā)
    計劃2015年煤層氣產(chǎn)量達到20×108m3，在滿足當(dāng)?shù)赜脷獾那闆r下，余氣進入“西氣東輸”管道。在沁南所產(chǎn)煤層氣不能滿足當(dāng)?shù)毓I(yè)及民用需求時，可以在中石油的統(tǒng)一調(diào)度下，利用“西氣東輸”聯(lián)絡(luò)線，以管道天然氣向當(dāng)?shù)胤递敗ＨA北油田長期穩(wěn)定向北京市、天津市、河北省等供應(yīng)城市燃氣，具備了豐富的燃氣管網(wǎng)經(jīng)營經(jīng)驗，和中油(香港)聯(lián)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(chǔ)上，依托已建天然氣和煤層氣輸送管網(wǎng)，參與山西燃氣管網(wǎng)建設(shè)和運營，為山西省經(jīng)濟社會發(fā)展做出積極貢獻。
4 結(jié)束語
    華北油田在較短時間內(nèi)，優(yōu)質(zhì)高效建成了國內(nèi)第一個數(shù)字化規(guī)?；簩託馓?，并與國家“西氣東輸”管道對接，成功實現(xiàn)了煤層氣上下游一體化商業(yè)運營?？梢哉f，數(shù)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(chǎn)業(yè)日趨壯大、進入商業(yè)化生產(chǎn)啟動階段的一個重要標(biāo)志。
山西沁水盆地煤層氣資源豐富，省內(nèi)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(xiàn)有煤層氣田生產(chǎn)規(guī)模，開拓下游市場建設(shè)，為山西省當(dāng)?shù)亟?jīng)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(guān)能源企業(yè)的合作領(lǐng)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(xué) 劉慶昌 中國石油華北油田公司)