徐鳳銀，閆 霞，李曙光，熊先鉞，王予新，張 雷，劉川慶，韓金良，馮延青，甄懷賓，楊 贇，王成旺，李宇新

(1.中聯(lián)煤層氣國家工程研究中心有限責(zé)任公司，北京 100095；2.中石油煤層氣有限責(zé)任公司，北京 100028)

隨著“十三五”國家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目創(chuàng)新成果的推廣應(yīng)用，2019 年以來，中石油煤層氣有限責(zé)任公司在鄂爾多斯盆地東緣(簡(jiǎn)稱鄂東緣)大寧?吉縣區(qū)塊針對(duì)深部(層)煤層氣開展地質(zhì)研究、工程技術(shù)攻關(guān)試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐[1-6]，標(biāo)志著我國深部(層)煤層氣勘探開發(fā)進(jìn)入新的實(shí)質(zhì)性階段。特別是具有里程碑意義的吉深6-7 平01 井(煤層埋深2 100 m)獲日產(chǎn)氣量10.1×104m3高產(chǎn)工業(yè)氣流，從埋藏深度概念的源頭上顛覆了煤層氣勘探開發(fā)傳統(tǒng)固有的許多認(rèn)識(shí)，突破了煤層氣勘探開發(fā)領(lǐng)域的深度禁區(qū)，使我國煤層氣資源量(埋深大于2 000 m)有望在原有30.05×1012m3(埋深小于2 000 m)基礎(chǔ)上不再受深度限制而實(shí)現(xiàn)大幅度增加，同時(shí)，也為深部(層)煤層氣資源的效益開發(fā)探索了有效途徑、積累了經(jīng)驗(yàn)，極大地增強(qiáng)了我國深部(層)煤層氣開發(fā)的信心。但3 年來的生產(chǎn)實(shí)踐表明，就地面?zhèn)鹘y(tǒng)鉆井、壓裂(儲(chǔ)層改造)、排采(舉升)、集輸和數(shù)智化等為主體工程技術(shù)和開發(fā)方式范疇(未涉及包括煤炭地下氣化(UCG)，CO2捕集、利用和封存(CCUS)[7-9]，及其他微生物、熱采、微波、激光、注入N2、CO2驅(qū)替等生物、物理和化學(xué)開發(fā)技術(shù))而言，深部(層)煤層氣高效開發(fā)面臨著許多理論與技術(shù)難題和巨大挑戰(zhàn)，亟需開展針對(duì)性的理論與技術(shù)攻關(guān)，進(jìn)一步推動(dòng)鄂東緣深部(層)煤層氣資源的高效開發(fā)利用。

關(guān)于深部(層)煤層氣的界定，有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)大都指的是煤層埋深大于1 000 m 的煤層氣資源。隨著勘探開發(fā)向深部的持續(xù)推進(jìn)，文獻(xiàn)提到的“深部(層)煤層氣”一般比較含糊，有的用臨界深度、未特別明確深度[10-11]，或者指埋深大于1 000 m 或1 500 m 的煤層氣[12-19]，然而，埋深大于2 000 m 的深部(層)煤層氣相關(guān)研究鮮有報(bào)道[20-22]。主要原因：一方面是埋深大于2 000 m 的煤層氣一直未開展針對(duì)性的資源評(píng)價(jià)，另一方面是生產(chǎn)實(shí)踐中也沒有取得實(shí)質(zhì)性突破。筆者明確提出，所謂深部(層)煤層氣是指煤層埋深大于2 000 m煤層氣(以下相同)。立足鄂東緣[23-31]大寧?吉縣區(qū)塊的深部(層)煤層氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀，系統(tǒng)梳理深部(層)煤層氣成藏機(jī)理與賦存規(guī)律、高產(chǎn)主控因素及控制機(jī)理、地質(zhì)?工程開發(fā)甜點(diǎn)評(píng)價(jià)、優(yōu)快鉆井、壓裂(儲(chǔ)層改造)、排采(舉升)、集輸工藝及大數(shù)據(jù)、數(shù)智化建設(shè)等方面存在的理論與技術(shù)難點(diǎn)，并結(jié)合碳達(dá)峰碳中和(“雙碳”)目標(biāo)背景和節(jié)能、環(huán)保要求，提出解決相應(yīng)難點(diǎn)的具體研究方向與技術(shù)對(duì)策，對(duì)于加快研究、突破進(jìn)程，盡快形成深部(層)煤層氣成藏理論及高效勘探開發(fā)技術(shù)系列，為進(jìn)一步開展鄂東緣深部(層)煤層氣高效開發(fā)提供理論指導(dǎo)和技術(shù)引領(lǐng)，推進(jìn)深部(層)煤層氣高效規(guī)模開發(fā)，具有重要的指導(dǎo)意義。同時(shí)，形成的各種方法及對(duì)策對(duì)于推動(dòng)國內(nèi)外鄂爾多斯、沁水、準(zhǔn)噶爾、吐哈及其他盆地深部(層)煤層氣資源的高效動(dòng)用和規(guī)模開發(fā)將起到示范和借鑒作用。

1 勘探開發(fā)現(xiàn)狀

鄂東緣大寧?吉縣區(qū)塊(圖1)深部主要含煤地層為二疊系山西組和太原組，主力煤層為太原組8 號(hào)煤層和山西組5 號(hào)煤層。8 號(hào)煤層平均埋深2 152 m，平均厚度7.8 m；5 號(hào)煤層平均埋深2 073 m，平均厚度4 m，煤層分布連續(xù)穩(wěn)定。區(qū)塊整體為寬緩的西傾單斜，局部存在低幅度鼻狀構(gòu)造，2 000 m 以深煤層構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，斷層不發(fā)育，整體地層傾角1°～3°。

圖1 區(qū)域構(gòu)造綱要及大寧?吉縣區(qū)塊位置Fig.1 Outline of regional structure and location of Daning?Jixian block

勘探方面，在前期論證基礎(chǔ)上，中石油煤層氣有限責(zé)任公司2019 年針對(duì)大寧?吉縣致密氣開發(fā)區(qū)內(nèi)2 000 m 以深8 號(hào)煤層進(jìn)行了煤層氣試采評(píng)價(jià)，在2020 年、2021 年研究工作取得不斷創(chuàng)新進(jìn)展的推動(dòng)下，試采獲得突破性成功，在大吉3-7 向2 井區(qū)與大吉9-1 向1 井區(qū)提交的二疊系下統(tǒng)太原組8 號(hào)煤煤層氣探明儲(chǔ)量報(bào)告獲得批準(zhǔn)，探明含氣面積480 km2，單層儲(chǔ)量豐度達(dá)到2.34×108m3/km2，標(biāo)志著國內(nèi)首個(gè)埋深大于2 000 m、規(guī)模超千億立方米、高豐度整裝大型煤層氣田的正式誕生。

開發(fā)方面，2021 年8 月，中石油煤層氣有限責(zé)任公司編制的國內(nèi)首個(gè)2 000 m 以深煤層氣先導(dǎo)試驗(yàn)方案《大吉煤層氣田大吉3-7 向2 井區(qū)深層煤層氣先導(dǎo)試驗(yàn)方案》，順利獲得批復(fù)。截至2022 年6 月底，先后開展開發(fā)試驗(yàn)井28 口井，其中，水平井3 口、叢式井25 口(均為致密氣老井利用井)；目前正在生產(chǎn)的井有19 口，日產(chǎn)氣量12.2×104m3。典型井的排采曲線如圖2 所示。試采階段大致劃分為2 個(gè)階段：

圖2 大寧–吉縣區(qū)塊深部(層)煤層氣典型井排采曲線Fig.2 Drainage production curve of typical wells for deep CBM in Daning?Jixian block

2019?2021 年，采用常規(guī)壓裂工藝，試采17 口井，目前有8 口井正在生產(chǎn)。其中，試采水平井2 口，單井日產(chǎn)氣量5 000～11 000 m3；叢式井15 口，單井日產(chǎn)氣量3 000～5 000 m3的井有3 口、單井日產(chǎn)氣量1 000～3 000 m3的井有10 口、單井日產(chǎn)氣量小于1 000 m3的井有1 口；僅產(chǎn)水、從未產(chǎn)氣的井1 口。部分井的產(chǎn)氣效果，可參考文獻(xiàn)[4]。

2021 年以后，采用大規(guī)模(或超大規(guī)模)體積壓裂11 口井，其中，水平井1 口，該水平井為吉深6-7 平01 井，是1 口深層煤層氣先導(dǎo)試驗(yàn)水平井，煤層埋深2 100 m，水平段長(zhǎng)1 000 m，首次試驗(yàn)大規(guī)模極限體積壓裂，壓裂11 段，2021 年12 月4 日投產(chǎn)，投產(chǎn)即獲高產(chǎn)，最高日產(chǎn)氣量10.1×104m3，目前已連續(xù)生產(chǎn)216 d，累計(jì)產(chǎn)氣1 297 ×104m3，平均日產(chǎn)氣量6.0×104m3，生產(chǎn)穩(wěn)定。該井的成功試采，標(biāo)志著我國深部(層)煤層氣開發(fā)取得了重大突破。叢式井有10 口，單井日產(chǎn)氣量大于20 000 m3的井1 口、單井日產(chǎn)氣量10 000～20 000 m3的井2 口、單井日產(chǎn)氣5 000～10 000 m3的井3 口、單井日產(chǎn)氣3 000～5 000 m3的井3 口、單井日產(chǎn)氣小于1 000 m3的井1 口。采用大規(guī)模(超大規(guī)模)體積壓裂的產(chǎn)氣效果，整體上優(yōu)于常規(guī)壓裂工藝，但仍有部分井與采用常規(guī)壓裂工藝井的產(chǎn)氣效果相當(dāng)。

地質(zhì)研究方面，文獻(xiàn)[4]簡(jiǎn)要對(duì)比了大寧?吉縣區(qū)塊中深部(層)8 號(hào)煤層的地質(zhì)氣藏參數(shù)20 項(xiàng)指標(biāo)(表1)。深部(層)8 號(hào)煤層整體上展現(xiàn)了“高含氣、高飽和”優(yōu)勢(shì)和“特低滲、煤體結(jié)構(gòu)好”特征，深部煤層受溫度與壓力雙重控制，具備吸附飽和、富含游離氣的優(yōu)勢(shì)條件，導(dǎo)致深部煤層產(chǎn)氣表現(xiàn)為“見氣快、初期產(chǎn)氣量高”的特點(diǎn)。與中深部(層)煤層相比(注：大寧?吉縣區(qū)塊相對(duì)較淺的煤層埋深為1 000～1 500 m 的中深部(層)；文中除了針對(duì)大寧?吉縣區(qū)塊的表1 外，中淺部(層)一般是指1 000 m 以淺煤層)，深部(層)煤層的含氣量是2 倍、壓力是2.6 倍、溫度是1.5 倍、含氣飽和度是1.4 倍、滲透率低2 個(gè)數(shù)量級(jí)、礦化度是20 倍。顯然，隨著勘探開發(fā)的深入開展，僅有這些地質(zhì)認(rèn)識(shí)難以滿足實(shí)際需要。因此，需要針對(duì)深部(層)煤層氣的地質(zhì)與對(duì)應(yīng)工程技術(shù)特點(diǎn)，開展理論研究與技術(shù)攻關(guān)。

表1 大寧?吉縣區(qū)塊深部(層)與中深部(層)8 號(hào)煤層地質(zhì)?氣藏特征對(duì)比[4]Table 1 Comparison of geological and gas reservoir characteristics of deep and middle-deep No.8 coal seam in Daning?Jixian block[4]

工程技術(shù)方面，自2019 年起，深部(層)煤層氣井壓裂主體技術(shù)發(fā)展可分為常規(guī)壓裂(砂量30～70 m3/段、排量7～12 m3/min)、大規(guī)模壓裂(砂量170～300 m3/段、排量8～14 m3/ min)和超大規(guī)模極限體積壓裂(砂量300～450 m3/段、排量14～18 m3/min) 3 個(gè)階段，壓裂液實(shí)現(xiàn)了中低黏?中高黏?脈沖變黏的三重轉(zhuǎn)變，施工排量由12 m3/min 提升至18 m3/min，加砂量由70 m3/段提升至450 m3/段。總體來看，隨著地質(zhì)?工程一體化認(rèn)識(shí)的持續(xù)深入，施工排量、加砂量的提高，可以大幅度增加深部(層)煤層氣單井產(chǎn)氣量。在技術(shù)突破的同時(shí)，仍有產(chǎn)氣效果較差的井，其原因有待深入研究。

2 理論與技術(shù)難題

煤層氣高效開發(fā)離不開各個(gè)環(huán)節(jié)的“精耕細(xì)作”。雖然深部(層)煤層氣試采評(píng)價(jià)取得了一定進(jìn)展，但由于深部(層)煤層氣成因環(huán)境與表現(xiàn)特征與中淺部(層)具有許多差異性，面對(duì)鄂東緣深部(層)煤層氣在傳統(tǒng)鉆井、壓裂(儲(chǔ)層改造)、排采(舉升)、集輸和數(shù)智化等為主體技術(shù)的開發(fā)方式下進(jìn)行高效開發(fā)的迫切需求，仍然存在以下勘探開發(fā)理論與關(guān)鍵技術(shù)難題，尚待進(jìn)一步研究與攻關(guān)得以解決。

2.1 勘探地質(zhì)方面

2.1.1 深部(層)煤儲(chǔ)層成煤、成巖環(huán)境特征

煤儲(chǔ)層孔(裂)隙特征及成煤、成巖環(huán)境特征研究不夠。鏡下觀測(cè)與統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，鄂東緣深部(層)煤儲(chǔ)層相對(duì)中淺部(層)物性更差，但是控制深、淺部(層)煤儲(chǔ)層物性差異的煤巖顯微組分、礦物學(xué)特征等深入研究較少，尤其是深部(層)煤層成煤、成巖過程中形成的煤巖微觀孔隙結(jié)構(gòu)、不同尺度孔裂隙發(fā)育規(guī)律等認(rèn)識(shí)尚不深入，嚴(yán)重制約了深部(層)煤層氣賦存狀態(tài)和富集規(guī)律的評(píng)價(jià)，需要進(jìn)一步強(qiáng)化深部(層)煤儲(chǔ)層特征定量評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)研究。

2.1.2 深部(層)煤層氣賦存特征

煤層氣原位賦存狀態(tài)復(fù)雜，賦存機(jī)理尚不清晰。與中淺部(層)相比，在深部(層)高溫條件下，部分煤層氣存在由吸附態(tài)向游離態(tài)轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象；同時(shí)，深部(層)煤層氣井投產(chǎn)即見氣、見氣即高產(chǎn)的生產(chǎn)實(shí)踐表明，深部(層)煤層氣含有一定比例的游離氣，與中淺部(層)以吸附氣占絕對(duì)主導(dǎo)差異性較大。但深部(層)原位條件下的不同相態(tài)甲烷比例、賦存機(jī)理和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化條件的研究尚不深入，制約了深部(層)資源潛力落實(shí)和開發(fā)方式的優(yōu)選。

2.1.3 深部(層)煤層氣富集主控因素和成藏機(jī)理

鄂東緣深部(層)煤層氣沉積環(huán)境、構(gòu)造特征、水動(dòng)力條件等系統(tǒng)深入研究不夠，深部(層)煤層氣富集主控因素尚不明確。鄂東緣地質(zhì)構(gòu)造背景具有多期性，前期煤層氣成藏研究多注重單因素的靜態(tài)分析，沉積、構(gòu)造、水動(dòng)力等多因素綜合控制下的煤層氣成藏動(dòng)態(tài)演化過程尚不明確，深部(層)煤層氣成藏機(jī)理和成藏模式仍缺乏深入研究。

2.1.4 深部(層)煤層氣資源和勘探有利區(qū)優(yōu)選方法

現(xiàn)行煤層氣資源評(píng)價(jià)方法主要針對(duì)吸附氣，對(duì)游離氣和水溶氣考慮不夠，這使得深部(層)煤層氣資源評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性受到一定影響。以往煤層氣勘探有利區(qū)評(píng)價(jià)和優(yōu)選方法主要針對(duì)中淺部(層)地質(zhì)條件，深部(層)煤層氣勘探有利區(qū)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和劃分標(biāo)準(zhǔn)尚未建立。

2.1.5 深部(層)煤層氣含氣量測(cè)試方法

深部(層)煤層氣多為高(過)飽和，氣藏壓力較高?，F(xiàn)行含氣量測(cè)試方法主要針對(duì)吸附氣為主的煤儲(chǔ)層，針對(duì)具有游離氣狀態(tài)下的精確測(cè)定開展不夠。由于深部(層)煤層游離氣比例較高，含氣量實(shí)際測(cè)試過程中散失速率快，導(dǎo)致當(dāng)前損失氣測(cè)算方法不能反映真實(shí)情況，對(duì)資源評(píng)價(jià)和儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果有較大影響，亟待結(jié)合保壓取心，研究針對(duì)深部(層)煤層含氣量的測(cè)試工具和配套技術(shù)。

2.2 開發(fā)地質(zhì)方面

2.2.1 深部(層)煤層氣解吸?滲流機(jī)理與開發(fā)規(guī)律

流體復(fù)雜流動(dòng)規(guī)律和產(chǎn)出機(jī)理對(duì)確定深部(層)煤層氣生產(chǎn)制度、預(yù)測(cè)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)及優(yōu)化開發(fā)方式都具有極為重要的影響。與中淺部(層)相比，在高溫、高壓耦合作用下，深部(層)煤層氣賦存狀態(tài)存在動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致解吸、滲流過程更為復(fù)雜，不同尺度空間氣體賦存狀態(tài)和傳輸機(jī)理不同，已有的滲流數(shù)學(xué)模型未能考慮深部(層)煤層氣藏多場(chǎng)、多尺度、多相的影響，適用性差；同時(shí)，深部(層)煤層氣井初期產(chǎn)量高，產(chǎn)氣機(jī)理、壓降擴(kuò)展規(guī)律、全生命周期的開發(fā)規(guī)律尚不明確。

2.2.2 深部(層)煤層微幅構(gòu)造及小斷層(天然裂隙)精準(zhǔn)識(shí)別

相對(duì)中淺部(層)而言，深部(層)煤儲(chǔ)層的主要劣勢(shì)是特低滲透率(表1)。前期在二維地震和測(cè)井資料、常規(guī)壓裂(50～60 m3/段加砂規(guī)模)情況下，發(fā)現(xiàn)深部(層)煤層微幅構(gòu)造對(duì)開發(fā)效果的重要性影響[4,29]：相同改造規(guī)模和工藝條件下，頂板封蓋較好的正向微幅構(gòu)造和平緩區(qū)產(chǎn)氣效果較好，施工排量和加砂規(guī)模越大，產(chǎn)氣效果越好；測(cè)井與壓裂施工曲線，從側(cè)面印證了正向微幅構(gòu)造部位具有滲透性好、應(yīng)力小、易于加砂改造等特征。

鑒于正向微幅構(gòu)造具有天然滲透性較好、應(yīng)力作用小的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，也可能存在小斷層對(duì)儲(chǔ)層會(huì)產(chǎn)生負(fù)面改造效應(yīng)(難以形成復(fù)雜縫網(wǎng)、易溝通含水層)；另外，微幅構(gòu)造發(fā)育對(duì)水平井導(dǎo)向帶來一定困難，甚至影響大規(guī)模改造時(shí)段簇位置選擇和加砂量的設(shè)計(jì)，為了經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)，迫切需要針對(duì)深部(層)煤層微幅構(gòu)造和小斷層(天然裂縫)特征開展更為精細(xì)的表征研究。2021 年底完成的鄂東緣大寧?吉縣區(qū)塊建產(chǎn)區(qū)340 km2三維地震勘探，與二維地震資料相比，具備了進(jìn)一步精細(xì)研究的基礎(chǔ)，亟需綜合利用三維地震、測(cè)井、數(shù)值模型等多種手段，對(duì)煤儲(chǔ)層微幅構(gòu)造和小斷層(天然裂隙)進(jìn)行識(shí)別和表征技術(shù)攻關(guān)，從而為深部(層)煤層氣開發(fā)甜點(diǎn)評(píng)價(jià)、水平井壓裂改造段簇?cái)?shù)量和位置優(yōu)選等提供資料支撐。

2.2.3 深部(層)煤層及圍巖含水性與水源判識(shí)

與中淺部(層)不同，深部(層)煤層以滯流水型CaCl2型為主，總礦化度高，分布范圍廣，從幾萬到幾十萬mg/L(表2)，大部分深部(層)煤層氣試采井產(chǎn)水量普遍較低[4]，但仍有部分井需要經(jīng)過一定時(shí)間的排水階段才能見氣，甚至個(gè)別井(如W40 井)只產(chǎn)水不產(chǎn)氣[4]，由此表明，煤層及圍巖的含水性直接影響深部(層)煤層氣見氣時(shí)間和氣體流動(dòng)能力。目前對(duì)煤層及圍巖的含水性和可流動(dòng)水體積認(rèn)識(shí)不夠，可能會(huì)導(dǎo)致大規(guī)模壓裂改造后極易溝通含水層的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而影響產(chǎn)氣效果。深部煤層中的黏土礦物成分復(fù)雜、水巖相互作用機(jī)理不明，導(dǎo)致深部(層)煤層氣井壓裂后是否需要“悶井”還是快速返排的生產(chǎn)制度難以確定。

表2 吉深6-7 平01 井水質(zhì)分析結(jié)果Table 2 Analysis results on quality of produced water from JS6-7P01

2.2.4 深部(層)煤層氣三維精細(xì)地質(zhì)模型建立

地質(zhì)?工程一體化成為非常規(guī)油氣實(shí)現(xiàn)效益勘探開發(fā)的必由之路，其重要手段之一就是構(gòu)建地質(zhì)?工程一體化的三維精細(xì)地質(zhì)模型。鄂東緣深部(層)煤層沉積微相變化大，空間上物性差異大，局部區(qū)域煤層分叉嚴(yán)重，太原組8 號(hào)煤層局部可劃分3 套小層，煤層頂?shù)装寮皧A層的巖性、煤體結(jié)構(gòu)、宏觀煤巖類型、滲透率、地應(yīng)力等參數(shù)的空間非均質(zhì)性展布規(guī)律尚不明確。亟需在深部(層)煤層微構(gòu)造、含水特征及儲(chǔ)層非均質(zhì)性展布規(guī)律等氣藏精細(xì)描述的基礎(chǔ)上，建立深部(層)煤層氣藏全方位三維精細(xì)地質(zhì)模型，構(gòu)建有利煤儲(chǔ)層的典型發(fā)育模式，以支撐甜點(diǎn)優(yōu)選、水平井鉆井導(dǎo)向和壓裂改造段簇設(shè)計(jì)等。

2.2.5 深部(層)煤層氣“地質(zhì)?工程”開發(fā)甜點(diǎn)分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

深部(層)煤儲(chǔ)層具有特低滲、機(jī)械強(qiáng)度高的特點(diǎn)，在儲(chǔ)層物性、巖石力學(xué)、地應(yīng)力特征等方面非均質(zhì)性顯著。吉深6-7 平01 井獲得日產(chǎn)氣量10.1×104m3的突破表明，采用大規(guī)模儲(chǔ)層改造、形成大規(guī)?？p網(wǎng)是深部(層)煤層氣單井高產(chǎn)的重要條件。但不同地質(zhì)條件需要不同的工程工藝技術(shù)相配套，才能低成本形成適配井網(wǎng)的人工縫網(wǎng)。由于煤層頂?shù)装寮皧A矸層巖性、儲(chǔ)層脆性特征、應(yīng)力分布可能對(duì)其壓后縫網(wǎng)形態(tài)和產(chǎn)能具有決定性影響，因此，需要查明深部(層)煤層氣高產(chǎn)主控因素及作用機(jī)理，明確“地質(zhì)?工程”甜點(diǎn)參數(shù)的計(jì)算方法，綜合分析深部(層)煤層地質(zhì)資源類參數(shù)(煤層厚度、含氣量、孔隙率、滲透率等)、保存條件(微構(gòu)造、頂板封蓋條件、含水特征等)、可改造條件(地應(yīng)力、脆性指數(shù)、彈性模量、泊松比等)等諸多地質(zhì)?工程因素，構(gòu)建一套適應(yīng)于深部(層)煤層氣的“地質(zhì)?工程”開發(fā)甜點(diǎn)指標(biāo)體系和分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.6 深部(層)煤層氣部分開發(fā)指標(biāo)確定

目前尚無針對(duì)深部(層)煤層氣井的產(chǎn)能評(píng)價(jià)計(jì)算方法，亟需建立既考慮初期游離氣又兼顧煤層吸附氣的產(chǎn)能評(píng)價(jià)和現(xiàn)代試井分析模型，以適應(yīng)深部(層)煤層氣井開發(fā)特征。同時(shí)，目前深部(層)煤層氣先導(dǎo)試驗(yàn)水平井部署主要為定井距、定排距方式，對(duì)大規(guī)模壓裂改造后縫網(wǎng)形態(tài)、大規(guī)模砂量在煤層中的有效支撐范圍、儲(chǔ)層空間非均質(zhì)性等精細(xì)研究不夠，對(duì)大規(guī)模壓裂改造相應(yīng)的井網(wǎng)、井距設(shè)計(jì)又缺乏依據(jù)，由此制約了深部(層)煤層氣井網(wǎng)的大規(guī)模部署與高效開發(fā)。

2.3 鉆井技術(shù)方面

2.3.1 深部(層)煤層鉆井工程風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)模型

為了降低深部(層)煤層氣開發(fā)成本，鄂東緣深部(層)煤層氣水平井采用二開井身結(jié)構(gòu)，地層上部漏失層與下部泥頁巖層、深部煤層屬于同一裸眼段共存，且壓差大；若上部漏失層發(fā)育，則易造成鉆井復(fù)雜情況頻發(fā)，從已完鉆水平井表明(表3)，與中淺部(層)水平井相比，深部(層)煤層水平井鉆井非生產(chǎn)時(shí)效上升2 倍，亟需開展基于地球物理、測(cè)井、錄井基礎(chǔ)上的鉆井工程風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型研究，指導(dǎo)井身結(jié)構(gòu)及軌道優(yōu)化，避讓或預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)層，提高鉆速，大幅度降低鉆井周期。

表3 大寧?吉縣區(qū)塊深部(層)煤層氣水平井鉆完鉆情況Table 3 Drilling and completion of deep CBM horizontal wells in Daning?Jixian block

2.3.2 深部(層)煤層與圍巖導(dǎo)向地質(zhì)特征差異性

深部(層)煤層厚度大，縱向上煤巖物性、巖性、含氣性不一，雖然地質(zhì)上鉆進(jìn)目標(biāo)段明確，但由于煤巖與圍巖地質(zhì)特征區(qū)別不明顯，地質(zhì)導(dǎo)向困難，導(dǎo)致深部(層)煤層氣水平井目標(biāo)段鉆遇率僅為80%(中淺部(層)煤層氣水平井為95%)，亟需開展深部(層)煤層與圍巖地質(zhì)導(dǎo)向特征與鉆速模型研究，建立深部(層)煤層氣水平井煤層目標(biāo)段導(dǎo)向特征動(dòng)態(tài)判別技術(shù)，形成多約束條件下煤巖導(dǎo)向決策系統(tǒng)。

2.3.3 深部(層)煤層氣水平井固井質(zhì)量

大寧?吉縣區(qū)塊深部(層)煤層氣已完鉆水平井4 口，通過對(duì)固井工藝分析，采用雙凝水泥漿體系，只有吉深6-7 平01 井煤層段固井質(zhì)量合格，其余3 口井煤層段固井質(zhì)量相對(duì)較差。其原因是，深部(層)煤層含氣量高，煤層割理發(fā)育，水泥凝固過程易發(fā)生氣竄，水泥弱膠結(jié)及水泥環(huán)密封完整性機(jī)理認(rèn)識(shí)尚不到位，導(dǎo)致固井質(zhì)量合格率低，亟需開展深部(層)煤層氣水平井固井質(zhì)量主控因素研究，建立深部(層)煤層氣水平井水泥環(huán)高效密封控制技術(shù)。

2.4 壓裂(儲(chǔ)層改造)技術(shù)方面

2.4.1 深部(層)煤巖縫網(wǎng)形成機(jī)理認(rèn)識(shí)

實(shí)踐表明，通過壓裂(儲(chǔ)層改造)技術(shù)形成大規(guī)模縫網(wǎng)是深部(層)煤層氣效益開發(fā)的有效手段，但目前煤巖大規(guī)模縫網(wǎng)形成機(jī)理尚不清楚，縫網(wǎng)延伸特征、地質(zhì)力學(xué)模型、大規(guī)?？p網(wǎng)還需進(jìn)一步研究。依據(jù)有限地質(zhì)資料開展的壓裂設(shè)計(jì)，不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)縫網(wǎng)形態(tài)與大小，可能會(huì)導(dǎo)致壓裂規(guī)模與水平井井距、段長(zhǎng)的適配性不匹配，影響深(部)層煤層氣資源效益開發(fā)。

2.4.2 壓裂參數(shù)定量設(shè)計(jì)方法

當(dāng)前主流壓裂數(shù)值模擬系統(tǒng)(如：fracproPT、Stimplan、Meyer) 基于彈性壓裂模型，不適用于割理較為發(fā)育的彈塑性煤儲(chǔ)層，模擬計(jì)算的裂縫規(guī)模與實(shí)際監(jiān)測(cè)、試氣生產(chǎn)結(jié)果差距較大；目前深部(層)煤層氣大規(guī)模壓裂工藝是借鑒頁巖氣并完善后獲得，而基于煤層氣精細(xì)地質(zhì)模型和水平井井網(wǎng)的壓裂參數(shù)設(shè)計(jì)方法尚未建立，難以滿足深部(層)煤層氣大規(guī)模效益開發(fā)。

2.4.3 低成本、高效、環(huán)保入井壓裂液體系

大寧?吉縣區(qū)塊深部(層)煤層氣井壓后返排液量大、礦化度高，重復(fù)利用難度大，環(huán)保方面面臨較大挑戰(zhàn)。煤層氣井壓裂液一次返排率30%左右，平均礦化度20×104mg/L，遠(yuǎn)超出國內(nèi)其他油氣田平均水平；為了節(jié)水、環(huán)保開發(fā)深部(層)煤層氣，亟需開展免配液、低成本、耐鹽、可阻垢、可重復(fù)利用的一體化壓裂液體系研究。

2.4.4 大規(guī)模縫網(wǎng)的碎裂化配套技術(shù)

大寧?吉縣區(qū)塊深部(層)煤儲(chǔ)層脆性指數(shù)高、頂板為灰?guī)r，可借鑒煤礦井下瓦斯抽采的“應(yīng)力釋放”原理，探索壓裂之后溶蝕頂部灰?guī)r釋放儲(chǔ)層應(yīng)力，進(jìn)一步促進(jìn)煤基質(zhì)發(fā)生碎裂，在大規(guī)?？p網(wǎng)中形成更多密切縫，釋放儲(chǔ)層潛力。壓裂規(guī)模的擴(kuò)大受到井筒、設(shè)備、成本等因素限制，急需探索形成更大范圍“碎裂式”縫網(wǎng)的配套工藝與方法。

2.5 排采技術(shù)方面

2.5.1 深部(層)煤層氣井全生命周期排采制度

深部(層)煤層氣不同排采階段的生產(chǎn)特征與開發(fā)規(guī)律尚不完全清楚，導(dǎo)致排采管控和生產(chǎn)制度也不確定，表現(xiàn)在排采初期是否需要“悶井”、壓裂液是否需要快速返排等；同時(shí)，深部(層)煤層氣井排采過程中儲(chǔ)層?井筒?地面的流動(dòng)仿真模型和多階段多梯度控壓排采制度尚未建立。

2.5.2 深部(層)煤層氣井筒舉升與維護(hù)技術(shù)

1) 井筒舉升

深部(層)煤層氣井生產(chǎn)初期以游離氣自噴為主，而生產(chǎn)中后期解吸氣需要采用人工舉升，屬于“自噴生產(chǎn)+人工舉升”的特殊生產(chǎn)模式，亟需加強(qiáng)自噴轉(zhuǎn)人工舉升時(shí)機(jī)及不同階段排采工藝轉(zhuǎn)換模式研究，實(shí)現(xiàn)地層能量的合理利用。

2) 井筒維護(hù)與修復(fù)技術(shù)

深部(層)煤層經(jīng)過大規(guī)模加砂壓裂，且地層水礦化度超高，采出水呈弱酸性(pH 值為4～7)，采出液礦化度極高，其礦化度、成垢陽離子及氯離子含量普遍高于國內(nèi)大多數(shù)油氣田，腐蝕性離子和溶解氣體極易造成井下設(shè)備及管線腐蝕，成結(jié)垢離子。在溫度升高、壓力驟變及與不相容水混溶時(shí)易在設(shè)備及管道內(nèi)壁結(jié)垢析出，造成井下設(shè)備的穿孔及堵塞，導(dǎo)致產(chǎn)氣量下降、能耗增大，造成停產(chǎn)維修。同時(shí)，垢下腐蝕加劇設(shè)備腐蝕，使檢泵周期縮短，設(shè)備故障頻率增加，給現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)帶來較大影響和經(jīng)濟(jì)損失。為實(shí)現(xiàn)深部(層)煤層氣井高效連續(xù)長(zhǎng)期生產(chǎn)，亟待攻關(guān)形成防垢、防腐、防砂、防煤粉和井筒故障快速修復(fù)技術(shù)，以適合于深部(層)煤層氣井筒維護(hù)與修復(fù)。

2.6 集輸與數(shù)智化技術(shù)

2.6.1 集輸過程泡沫管控技術(shù)

目前，深部(層)煤層氣集輸過程中泡沫管控主要采取集輸終點(diǎn)集中化學(xué)消泡法，整個(gè)集輸過程中管網(wǎng)內(nèi)泡沫隨采氣制度動(dòng)態(tài)變化，集輸效率下降較快，而物理消泡還未被廣泛使用。同時(shí)，泡沫助排工藝可使氣井自噴攜液、提高返排率，但在生產(chǎn)過程中隨工況變動(dòng)，泡沫流體物理化學(xué)特性隨之變化，目前沒有對(duì)應(yīng)經(jīng)驗(yàn)公式和算法模型；現(xiàn)場(chǎng)采取的化學(xué)消泡和物理消泡方法效果不佳，為了減少泡沫液對(duì)穩(wěn)定安全生產(chǎn)的影響，實(shí)現(xiàn)深部(層)煤層氣規(guī)模開發(fā)，需要進(jìn)一步探索集輸過程中泡沫液的統(tǒng)籌管控技術(shù)。

2.6.2 長(zhǎng)周期自壓集輸技術(shù)

深部(層)煤層氣開發(fā)恰逢當(dāng)前國家“雙碳”目標(biāo)戰(zhàn)略機(jī)遇期，從井筒到地面整個(gè)過程，亟需研究基于節(jié)能控制原理的井筒及管道中流體壓力及相態(tài)變化規(guī)律。井筒劃分為水平與垂直兩段，水平段需要研究水的分段聚集效應(yīng)，充分利用地層能量完成水平井筒內(nèi)液體的運(yùn)移，而在垂直段，應(yīng)研究最小壓降、最小產(chǎn)氣量與最大產(chǎn)水量的關(guān)系，將地層能量傳遞至井口。研究整個(gè)集輸管網(wǎng)中支線網(wǎng)絡(luò)、干線網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)壓降分布隨時(shí)間和產(chǎn)量的變化關(guān)系，優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)，維持自噴生產(chǎn)、自壓運(yùn)行。針對(duì)單井生產(chǎn)壓力差異性，亟需研究適宜于深部(層)煤層氣開發(fā)的壓力交換技術(shù)，充分利用高壓階段的氣井壓力，實(shí)現(xiàn)低壓低產(chǎn)氣井的增壓。

2.6.3 全息大數(shù)據(jù)分析與移植技術(shù)

基于信息化數(shù)智化發(fā)展趨勢(shì)，亟待探索涵蓋地質(zhì)、鉆井、壓裂(儲(chǔ)層改造)、排采(舉升)等多專業(yè)一體化數(shù)據(jù)軟件平臺(tái)(圖3)和一體化數(shù)字孿生技術(shù)，通過對(duì)勘探開發(fā)、地面工程等數(shù)據(jù)計(jì)算與綜合分析，實(shí)現(xiàn)與科研機(jī)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的協(xié)同配套，使大量地質(zhì)、工程數(shù)據(jù)在煤層氣勘探開發(fā)、生產(chǎn)運(yùn)行過程中及時(shí)發(fā)揮應(yīng)有價(jià)值，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)?工程一體化數(shù)據(jù)處理及可視化管理，有效解決各專業(yè)軟件之間底層數(shù)據(jù)庫支撐缺乏、數(shù)據(jù)碎片化和孤島化等難題，解決相關(guān)專業(yè)軟件商業(yè)化程度低、使用率低、工業(yè)化應(yīng)用能力低等難題。

圖3 深部(層)煤層氣勘探開發(fā)全息大數(shù)據(jù)分析與數(shù)智化平臺(tái)框架Fig.3 Holographic big data analysis and digital intelligence platform for deep CBM exploration and development

3 研究方向與技術(shù)對(duì)策

針對(duì)鄂東緣深部(層)煤層氣勘探開發(fā)面臨的理論與技術(shù)難題，以實(shí)現(xiàn)深部(層)煤層氣傳統(tǒng)鉆井、壓裂(儲(chǔ)層改造)、排采(舉升)、集輸和數(shù)智化等主體技術(shù)的高效勘探開發(fā)為根本目標(biāo)，提出具體的研究方向與技術(shù)對(duì)策(圖4)。

圖4 鄂東緣深部(層)煤層氣成藏理論及高效開發(fā)技術(shù)研究對(duì)策技術(shù)路線Fig.4 Countermeasure and technical route for research on accumulation theory and efficient development technology of deep CBM in the eastern margin of Ordos Basin

3.1 深部(層)煤層氣成藏理論與有利區(qū)優(yōu)選

立足鄂東緣大寧?吉縣區(qū)塊，以評(píng)價(jià)優(yōu)選勘探有利區(qū)為目標(biāo)，利用地震、測(cè)井、數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)分析、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試等多種技術(shù)手段，通過研究深部(層)煤儲(chǔ)層特征、煤層氣賦存機(jī)理、富集成藏規(guī)律等，查明深部(層)煤層氣成藏富集主控因素及成藏機(jī)理；利用深部(層)煤儲(chǔ)層物性表征、含氣量測(cè)試、有利區(qū)優(yōu)選等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)成果，查明鄂東緣深部(層)煤層氣資源分布，優(yōu)選出有利勘探目標(biāo)(圖5)。具體包括如下幾個(gè)方面。

圖5 深部(層)煤層氣成藏理論與勘探有利區(qū)優(yōu)選技術(shù)路線Fig.5 Accumulation theory and technical route for optimization of favorable area of exploration of deep CBM

3.1.1 煤儲(chǔ)層特征

1) 煤巖表征

基于研究區(qū)地質(zhì)背景，查明深部(層)煤層宏觀與顯微煤巖特征及其空間展布，分析煤中黏土及其他礦物類型、產(chǎn)狀及其展布規(guī)律，查明煤中礦物與煤基質(zhì)及孔裂隙關(guān)系，揭示深部(層)煤層成煤環(huán)境。基于巖心煤體結(jié)構(gòu)描述，對(duì)比分析測(cè)井曲線響應(yīng)特征，分析煤體結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)地球物理響應(yīng)敏感參數(shù)，厘定不同煤體結(jié)構(gòu)地球物理響應(yīng)參數(shù)邊界值，建立深部煤儲(chǔ)層煤體結(jié)構(gòu)識(shí)別模型，從定性到定量闡釋研究區(qū)煤體結(jié)構(gòu)空間發(fā)育規(guī)律，探討煤體結(jié)構(gòu)發(fā)育的控制因素。

2) 物性表征

從宏觀到微觀揭示不同尺度割理?裂隙發(fā)育特征，闡釋深部煤儲(chǔ)層分子?微(納)米多尺度孔(裂)隙發(fā)育規(guī)律。在深部(層)煤層煤巖組合與物質(zhì)成分、構(gòu)造與地應(yīng)力、煤化作用研究基礎(chǔ)上，分析其對(duì)深部煤儲(chǔ)層孔(裂)隙特征的影響，揭示孔(裂)隙發(fā)育特征的主控因素，建立深部(層)煤儲(chǔ)層孔(裂)隙發(fā)育地質(zhì)模式，研究孔(裂)隙地質(zhì)?地球物理預(yù)測(cè)方法，構(gòu)建基于孔(裂)隙變化的深部(層)煤儲(chǔ)層滲透率預(yù)測(cè)模型，開展深部(層)煤儲(chǔ)層孔(裂)隙發(fā)育程度及滲透率預(yù)測(cè)。

3.1.2 煤層氣賦存機(jī)理及含氣量測(cè)試方法

1) 煤層氣賦存機(jī)理

在保壓取心基礎(chǔ)上，綜合覆壓核磁、微/納米CT實(shí)驗(yàn)技術(shù)和分子模擬，刻畫深部(層)煤層氣基質(zhì)孔隙與割理裂隙中吸附氣、游離氣和水的微觀分布特征；通過高溫高壓等溫吸附、甲烷碳同位素分餾等實(shí)驗(yàn)，揭示氣體吸附規(guī)律及其主控因素。在儲(chǔ)集空間精細(xì)表征和煤層氣吸附規(guī)律研究基礎(chǔ)上，開展深部煤巖核磁共振測(cè)試、高壓高溫下甲烷溶解試驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)保壓取心含氣量測(cè)試，建立深部(層)煤層氣吸附氣?游離氣比例預(yù)測(cè)模型，揭示原位吸附氣、游離氣和水溶氣三相態(tài)甲烷賦存比例，明確多態(tài)賦存轉(zhuǎn)化條件與動(dòng)態(tài)規(guī)律。

2) 煤層含氣量測(cè)試方法

研發(fā)深部(層)煤層氣保壓取心含氣量測(cè)試工具，包括保壓系統(tǒng)、壓力補(bǔ)償系統(tǒng)、自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)深部(層)煤層氣保壓取心含氣量測(cè)試。

3.1.3 煤層氣富集成藏規(guī)律及成藏模式

綜合應(yīng)用煤層氣地質(zhì)學(xué)理論及實(shí)驗(yàn)測(cè)試、物理模擬等手段，系統(tǒng)研究深部(層)煤層沉積、構(gòu)造、埋深、水動(dòng)力等特征及其對(duì)煤層發(fā)育及含氣性的控制作用，查明深部(層)煤層氣富集主控因素；開展深部(層)典型煤層氣藏解剖，厘定主控因素的空間差異，揭示深部(層)煤層氣富集規(guī)律。

運(yùn)用流體包裹體、煤巖熱模擬實(shí)驗(yàn)及盆地?cái)?shù)值模擬等方法，系統(tǒng)分析深部(層)煤系構(gòu)造?沉積?埋藏動(dòng)態(tài)演化過程，分析深部(層)煤層五史(構(gòu)造史、沉積史、埋藏史、熱演化史、生烴?運(yùn)移史)演化特征，明確研究區(qū)熱演化史及生烴過程，揭示深部(層)煤層氣成藏期次。在煤層氣成因鑒別基礎(chǔ)上，結(jié)合煤系五史演化研究，分析沉積、構(gòu)造、水動(dòng)力等多因素綜合控制下的深部(層)煤層氣聚集成藏動(dòng)態(tài)過程，劃分成藏演化階段，揭示深部“超飽和”煤層氣藏形成機(jī)制與模式。

3.1.4 煤層氣資源評(píng)價(jià)和勘探有利區(qū)優(yōu)選

基于深部(層)煤層吸附氣、游離氣和水溶氣“多態(tài)賦存”特點(diǎn)，結(jié)合以往煤層氣資源評(píng)價(jià)方法，建立深部(層)煤層氣資源評(píng)價(jià)方法，系統(tǒng)開展鄂東緣深部(層)煤層氣資源評(píng)價(jià)。根據(jù)研究區(qū)構(gòu)造和沉積背景，結(jié)合深部(層)煤儲(chǔ)層特征，科學(xué)劃分評(píng)價(jià)單元。以深部(層)煤層氣富集成藏規(guī)律為指導(dǎo)，結(jié)合儲(chǔ)層物性、含氣性預(yù)測(cè)，優(yōu)選評(píng)價(jià)參數(shù)，建立有利區(qū)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和劃分標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)選勘探有利區(qū)。

3.2 深部(層)煤層氣開發(fā)甜點(diǎn)分類評(píng)價(jià)及技術(shù)政策優(yōu)化研究

目前國內(nèi)煤層氣資源靜態(tài)評(píng)價(jià)工作相對(duì)較為成熟，但開發(fā)過程中的動(dòng)態(tài)認(rèn)識(shí)明顯不足，開發(fā)地質(zhì)研究有待持續(xù)創(chuàng)新[1]。針對(duì)深部(層)煤層氣高產(chǎn)主控因素和開發(fā)規(guī)律、開發(fā)甜點(diǎn)分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、開發(fā)指標(biāo)確定等方面存在的理論與技術(shù)難題，通過精細(xì)氣藏描述與開發(fā)規(guī)律的綜合研究，實(shí)現(xiàn)由“地質(zhì)評(píng)價(jià)”向“地質(zhì)?工程一體化”綜合評(píng)價(jià)推進(jìn)，進(jìn)一步揭示深部(層)煤層氣高產(chǎn)主控因素和開發(fā)規(guī)律，形成深部(層)煤層氣地質(zhì)?工程甜點(diǎn)分類評(píng)價(jià)、井網(wǎng)優(yōu)化及產(chǎn)能評(píng)價(jià)技術(shù)，建立可視化三維精細(xì)地質(zhì)模型，優(yōu)化開發(fā)技術(shù)政策，支撐深部(層)煤層氣高效規(guī)模開發(fā)(圖6)。具體內(nèi)容如下。

圖6 深部(層)煤層氣開發(fā)甜點(diǎn)分類評(píng)價(jià)及技術(shù)政策優(yōu)化研究技術(shù)路線Fig.6 Technical route for evaluation of deep CBM development dessert and research on technical policy of development

3.2.1 煤層氣藏精細(xì)描述與三維地質(zhì)建模

1) 微構(gòu)造及其地質(zhì)環(huán)境精細(xì)刻畫與表征

通過三維地震?鉆井?測(cè)井?測(cè)試化驗(yàn)等資料的一體化解釋與評(píng)價(jià)，精細(xì)預(yù)測(cè)微幅褶皺、小斷層、構(gòu)造裂隙等微構(gòu)造特征，構(gòu)建深部(層)煤儲(chǔ)層微構(gòu)造的識(shí)別和量化表征方法；精細(xì)刻畫研究區(qū)有效儲(chǔ)層厚度、小層劃分、頂?shù)装?、夾層、儲(chǔ)層物性、地應(yīng)力等空間分布特征，為地質(zhì)?工程一體化建模提供基礎(chǔ)。

2) 煤層與圍巖含水性及產(chǎn)出水源判識(shí)

綜合利用測(cè)井、數(shù)值模型、物理模擬、特色實(shí)驗(yàn)等多手段，評(píng)價(jià)煤層及其圍巖的含水性，估算含水體積，對(duì)深部(層)煤層氣高產(chǎn)水井的產(chǎn)出水源進(jìn)行判識(shí)(平面上局部點(diǎn)匯聚、還是縱向上溝通圍巖含水層等)；結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)氣產(chǎn)水?dāng)?shù)據(jù)及配套實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析產(chǎn)出水主離子、地球化學(xué)及微量元素動(dòng)態(tài)變化特征等，明確產(chǎn)出水的化學(xué)特征和水巖作用，查明產(chǎn)出水的物理?化學(xué)性質(zhì)對(duì)產(chǎn)氣控制作用，為排采制度(是否需悶井還是快速返排)、壓裂規(guī)模和壓裂液體系設(shè)計(jì)等提供支撐。

3) 煤層氣藏三維精細(xì)地質(zhì)建模

深部(層)煤層氣地質(zhì)?工程一體化三維精細(xì)建模，涉及地質(zhì)力學(xué)(彈性模量、泊松比等)、孔隙率、滲透率、含氣量等屬性參數(shù)。在深部(層)煤儲(chǔ)層非均質(zhì)性精細(xì)描述和刻畫基礎(chǔ)上，建立一套構(gòu)造(微構(gòu)造)、屬性、巖相、物性、流體(含氣、含水)及構(gòu)造裂縫等全要素的三維地質(zhì)精細(xì)模型，精準(zhǔn)指導(dǎo)地質(zhì)甜點(diǎn)優(yōu)選、水平井地質(zhì)導(dǎo)向、大規(guī)模儲(chǔ)層改造段簇部位優(yōu)選等。

4) 有利煤儲(chǔ)層發(fā)育模式評(píng)價(jià)

根據(jù)深部(層)煤層分布、小層劃分、頂板、底板、夾層特點(diǎn)及其組合方式，構(gòu)建多參數(shù)有利煤儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)體系，評(píng)價(jià)深部(層)煤層氣典型有利煤儲(chǔ)層發(fā)育模式，為未開發(fā)區(qū)開發(fā)部署提供依據(jù)。

3.2.2 高產(chǎn)控制機(jī)理與地質(zhì)?工程開發(fā)甜點(diǎn)分類評(píng)價(jià)

1) 煤層氣高產(chǎn)主控因素及控制機(jī)理

利用鉆井分析、三維地震解釋、測(cè)井解釋、野外測(cè)量及數(shù)值模擬等方法，開展諸多地質(zhì)?工程參數(shù)與開發(fā)效果的相關(guān)性研究，分析地質(zhì)?工程參數(shù)對(duì)深部(層)煤層氣開發(fā)效果的影響，查明深部(層)煤層氣高產(chǎn)主控因素，明確深部(層)煤層氣高產(chǎn)控氣作用機(jī)理。

2) 煤層氣開發(fā)甜點(diǎn)分類評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

在查明深部(層)煤層氣高產(chǎn)地質(zhì)?工程一體化主控因素基礎(chǔ)上，研究高產(chǎn)主控因素定量化表征方法，建立適用于大規(guī)模(或超大規(guī)模)儲(chǔ)層改造的深部(層)煤層氣開發(fā)甜點(diǎn)分類評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建開發(fā)甜點(diǎn)的定量評(píng)價(jià)模型。

3) 煤層氣開發(fā)甜點(diǎn)分類與對(duì)應(yīng)工程對(duì)策建議

利用構(gòu)建的地質(zhì)?工程一體化開發(fā)甜點(diǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，精細(xì)化分類評(píng)價(jià)開發(fā)區(qū)，針對(duì)不同類型甜點(diǎn)目標(biāo)區(qū)，提出對(duì)應(yīng)的工程技術(shù)對(duì)策建議。

3.2.3 深部(層)煤層氣生產(chǎn)規(guī)律與開發(fā)技術(shù)政策優(yōu)化

1) 解吸?滲流機(jī)理與氣水產(chǎn)出規(guī)律

通過不同尺度特色解吸?滲流實(shí)驗(yàn)，明確深部(層)煤層氣解吸?滲流機(jī)理，構(gòu)建深部(層)煤層氣滲透率動(dòng)態(tài)變化模型；進(jìn)一步結(jié)合深部(層)煤層氣藏動(dòng)態(tài)分析和現(xiàn)代試井分析方法，建立深部(層)煤層氣多場(chǎng)、多相和多介質(zhì)滲流模型。結(jié)合產(chǎn)氣、產(chǎn)水、井底流壓、套壓等生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，針對(duì)深部(層)煤層氣井生產(chǎn)特征，劃分不同生產(chǎn)階段，明確各階段氣、水產(chǎn)出規(guī)律。

2) 壓降擴(kuò)展規(guī)律與動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量評(píng)估

通過深部(層)煤層氣不同類型井壓降范圍的數(shù)值模擬，分析煤層氣壓降漏斗形態(tài)及壓降擴(kuò)展規(guī)律、動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量變化情況，明確儲(chǔ)量動(dòng)用程度，構(gòu)建動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量評(píng)估模型。

3) 基于“極限動(dòng)用”理念的井網(wǎng)井距優(yōu)化設(shè)計(jì)

大規(guī)?？p網(wǎng)形成是深部(層)煤層氣井高產(chǎn)的重要條件，針對(duì)深部(層)煤層氣不同類型甜點(diǎn)目標(biāo)區(qū)，基于 “極限動(dòng)用”理念，針對(duì)深部(層)煤層非均質(zhì)特征，研究直井壓裂、水平井均勻(非均勻)分段壓裂及混合井網(wǎng)、立體井網(wǎng)等合理的井型、井網(wǎng)、井距，形成一套針對(duì)深部(層)煤儲(chǔ)層大規(guī)模(或超大規(guī)模)改造相適應(yīng)的井型、井網(wǎng)、井距優(yōu)化技術(shù)。

4) 考慮“游離+吸附”的產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法與預(yù)測(cè)

基于深部(層)煤層氣特點(diǎn)的滲流機(jī)理和生產(chǎn)規(guī)律，建立深部(層)煤層氣產(chǎn)能數(shù)值模擬和產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法，合理評(píng)價(jià)單井產(chǎn)能，預(yù)測(cè)最終可采儲(chǔ)量EUR(Estimated Ultimate Recovery)，提出不同開發(fā)階段關(guān)鍵開發(fā)指標(biāo)，評(píng)價(jià)不同排采制度方式下的最終采收率，從政策上科學(xué)制定深部(層)煤層氣合理產(chǎn)能、采氣速度等指標(biāo)。

3.3 深部(層)煤層氣水平井優(yōu)快鉆完井工藝技術(shù)

理論上開展深部(層)煤層氣鉆井風(fēng)險(xiǎn)主控因素研究，技術(shù)上研發(fā)鉆井液體系、鉆井工具，研究?jī)?yōu)快鉆井與高效完井工藝，形成適合深部煤層氣水平井低成本、優(yōu)快鉆完井技術(shù)，為效益建產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

3.3.1 水平井風(fēng)險(xiǎn)及可鉆性預(yù)測(cè)模型構(gòu)建

通過對(duì)地層層系的結(jié)構(gòu)特征及力學(xué)參數(shù)分析，構(gòu)建全井筒地質(zhì)分層及巖石力學(xué)參數(shù)測(cè)井解釋模型，分析全井筒鉆井地質(zhì)及力學(xué)參數(shù)的空間分布特征。基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果與全井筒地質(zhì)分層及巖石力學(xué)參數(shù)測(cè)井解釋模型，建立井筒風(fēng)險(xiǎn)及可鉆性物理模型，掌握深部(層)煤層氣水平井井筒風(fēng)險(xiǎn)及可鉆性分布圖版。

3.3.2 水平井多約束條件下導(dǎo)向與控制技術(shù)

研究深部(層)煤層氣甜點(diǎn)及圍巖導(dǎo)向特征，明確水平井精準(zhǔn)導(dǎo)向與井眼軌跡導(dǎo)向控制因素，建立井眼軌跡控制廣域靶點(diǎn)控制圖版；以實(shí)驗(yàn)測(cè)試與測(cè)井?dāng)?shù)值為基礎(chǔ)，建立當(dāng)量鉆速、伽馬等主要當(dāng)量地層工程參數(shù)模型，研究水平井超前導(dǎo)向與多約束井眼軌跡設(shè)計(jì)模型，形成超前導(dǎo)向設(shè)計(jì)方法和井眼軌跡控制技術(shù)。

通過建立深部(層)煤層水平井地質(zhì)導(dǎo)向特性參數(shù)剖面與井身軌跡控制剖面，形成煤層甜點(diǎn)導(dǎo)向鉆進(jìn)儲(chǔ)層界面跟蹤導(dǎo)向模塊設(shè)計(jì)方法，創(chuàng)建多因素、多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用綜合控制決策系統(tǒng)。

3.3.3 水平井高效防漏防塌鉆井液調(diào)控技術(shù)

通過研究區(qū)內(nèi)易漏地層誘導(dǎo)裂縫、微裂縫有效封堵所需的隨鉆防漏劑粒徑級(jí)配及強(qiáng)度要求，建立全井筒自適應(yīng)隨鉆防漏調(diào)控方法，形成井壁穩(wěn)定調(diào)控技術(shù)，研發(fā)適用于深部(層)煤層的防塌處理劑。

研究煤層不同產(chǎn)氣量條件下氣體在鉆井液中的分布形態(tài)，明確常用鉆井液組分在氣液界面的吸附聚集規(guī)律，研發(fā)適用于深部(層)煤層鉆井液的高效脫氣劑，明確脫氣劑對(duì)不同分布形態(tài)氣泡的消泡效果，形成深部(層)煤層鉆井液高效脫氣控制技術(shù)。

通過優(yōu)選增黏劑、降濾失劑等，構(gòu)建防漏防塌快脫氣鉆井液體系，評(píng)價(jià)鉆井液體系的綜合性能，揭示深部煤巖鉆井液體系綜合作用機(jī)理，形成深部(層)煤層全井筒防漏防塌快脫氣鉆井液技術(shù)及性能調(diào)控方法。

3.3.4 低成本優(yōu)快鉆井技術(shù)

在研究深部(層)煤層氣水平井安全快速鉆井機(jī)理的基礎(chǔ)上，針對(duì)深部(層)煤層存在密度窗口窄、鉆速快與氣測(cè)值高的尖銳矛盾等安全、井控難題，研發(fā)深部(層)煤層經(jīng)濟(jì)型井筒壓力監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)深部(層)煤層低成本井筒壓力精確控制和井控安全條件下的快速鉆進(jìn)。優(yōu)化鉆具組合及機(jī)械破巖參數(shù)，提高水平井長(zhǎng)裸眼段攜巖效率，形成適用于深部(層)煤層的優(yōu)快鉆進(jìn)技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)水平井快速鉆進(jìn)。

3.3.5 水平井高效密封固井技術(shù)

利用相關(guān)性方法對(duì)比分析各影響因素與固井質(zhì)量的相關(guān)性，確定深部(層)煤層氣水平井固井質(zhì)量主控因素，開展不同主控因素條件下深部煤層水泥弱膠結(jié)實(shí)驗(yàn)，分析深部(層)煤層水泥弱膠結(jié)特征、膠結(jié)失效特征及影響因素，揭示深部(層)煤層水泥弱膠結(jié)影響機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，開展高效密封固井工作液及固井工藝技術(shù)研究。

3.4 深部(層)煤層氣水平井大規(guī)模(超大規(guī)模)壓裂(儲(chǔ)層改造)關(guān)鍵技術(shù)

深部(層)煤儲(chǔ)層物性條件差、滲透率低，目前大規(guī)模(超大規(guī)模)壓裂(儲(chǔ)層改造)技術(shù)作業(yè)成本仍然很高，有效縫網(wǎng)的體積還有極大提升空間，壓裂液體系還不能滿足高效低傷害壓裂需求。通過開展大規(guī)模(超大規(guī)模)縫網(wǎng)壓裂(儲(chǔ)層改造)機(jī)理研究，明確縫網(wǎng)形成的地質(zhì)、工程主控因素，建立精細(xì)壓裂(儲(chǔ)層改造)地質(zhì)模型，形成適合深部(層)煤層氣壓裂(儲(chǔ)層改造)仿真模擬軟件，指導(dǎo)縫網(wǎng)壓裂工程設(shè)計(jì)。優(yōu)化壓裂液配方及工程參數(shù)，建立適合不同地質(zhì)條件的壓裂(儲(chǔ)層改造)技術(shù)體系(圖7)。具體包括以下幾個(gè)方面。

圖7 深部(層)煤層氣水平井大規(guī)模壓裂(儲(chǔ)層改造)關(guān)鍵技術(shù)研究技術(shù)路線Fig.7 Technical route for research on key technology of scaled fracturing (reservoir stimulation) of deep CBM horizontal wells

3.4.1 水力壓裂縫網(wǎng)延伸機(jī)理

利用壓裂(儲(chǔ)層改造)相關(guān)物性參數(shù)、巖石力學(xué)參數(shù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，獲取關(guān)鍵地質(zhì)參數(shù)；通過縫網(wǎng)壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)，模擬縫網(wǎng)起裂與擴(kuò)展，定性觀測(cè)縫網(wǎng)剖面，刻畫縫網(wǎng)形態(tài)、幾何尺寸及方位，為縫網(wǎng)擴(kuò)展機(jī)理研究和理論數(shù)值模擬提供重要依據(jù)。利用綜合物理模擬實(shí)驗(yàn)及微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法確定地質(zhì)工程參數(shù)與微地震覆蓋體積之間的關(guān)系，明確縫網(wǎng)形成主控因素，揭示縫網(wǎng)形成與擴(kuò)展機(jī)理。

3.4.2 壓裂(儲(chǔ)層改造)縫網(wǎng)仿真技術(shù)

研發(fā)深部(層)煤層氣壓裂縫網(wǎng)數(shù)值模擬軟件，根據(jù)壓裂(儲(chǔ)層改造)縫網(wǎng)機(jī)理認(rèn)識(shí)，構(gòu)建深部(層)煤層氣壓裂(儲(chǔ)層改造)縫網(wǎng)模型。通過數(shù)值模擬的裂縫規(guī)模及支撐情況，開展產(chǎn)量預(yù)測(cè)研究；根據(jù)入井材料成本、施工成本、氣價(jià)、EUR(百米段長(zhǎng))，開展經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)；根據(jù)預(yù)測(cè)產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)優(yōu)化壓裂(儲(chǔ)層改造)施工參數(shù)，實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化。

3.4.3 壓裂(儲(chǔ)層改造)工藝優(yōu)化技術(shù)

入井材料優(yōu)化。針對(duì)高礦化度采出水在流動(dòng)過程中降溫易結(jié)鹽垢、堵塞滲流通道問題，從源頭上開展減少鹽垢的“耐高礦化度壓裂液+阻垢劑”復(fù)合壓裂液研究。同時(shí)，開展易加砂、主縫高導(dǎo)流、次縫能導(dǎo)流的支撐劑粒徑組合優(yōu)化研究，形成免配液、低成本、耐鹽、可阻垢、可重復(fù)利用一體化的壓裂液體系。

壓裂(儲(chǔ)層改造)技術(shù)優(yōu)化。通過數(shù)模和監(jiān)測(cè)摸清縫網(wǎng)延伸特征，圍繞段簇及與之匹配的壓裂參數(shù)，開展不同條件的段簇優(yōu)化研究。同時(shí)，開展縫網(wǎng)壓裂(儲(chǔ)層改造)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與后評(píng)估技術(shù)研究。

3.4.4 應(yīng)力釋放機(jī)理及配套工藝

1) 應(yīng)力釋放增產(chǎn)機(jī)理及動(dòng)態(tài)演化特征

建立深部(層)煤層氣頂板應(yīng)力釋放滲流評(píng)價(jià)機(jī)制，掌握深部煤層氣頂板應(yīng)力釋放機(jī)理。通過動(dòng)態(tài)演化特征分析，結(jié)合應(yīng)力釋放物理模擬和機(jī)理認(rèn)識(shí)，構(gòu)建應(yīng)力釋放增產(chǎn)數(shù)值模擬系統(tǒng)，分析造穴前后和配套體積壓裂、水力振蕩等工藝下的煤層應(yīng)力場(chǎng)、滲流場(chǎng)及損傷特征，確定洞穴特征與誘壓波及范圍間的匹配關(guān)系，建立復(fù)合增產(chǎn)工藝的工程參數(shù)與縫網(wǎng)匹配計(jì)算方法。

2) 復(fù)合增產(chǎn)工藝技術(shù)及評(píng)價(jià)方法

研究應(yīng)力釋放協(xié)同體積壓裂、水力振蕩、蒸汽注入等工藝，開展物理模擬實(shí)驗(yàn)和相似評(píng)價(jià)，探索經(jīng)濟(jì)有效的應(yīng)力釋放復(fù)合型縫網(wǎng)增產(chǎn)技術(shù)，建立系統(tǒng)的工藝評(píng)價(jià)及參數(shù)優(yōu)化技術(shù)方法，降低壓裂能耗和環(huán)保壓力，為實(shí)現(xiàn)高效增產(chǎn)體積縫網(wǎng)提供技術(shù)及工藝儲(chǔ)備。

3.5 深部(層)煤層氣排采(舉升)關(guān)鍵技術(shù)

與中淺部(層)相比，深部(層)煤層氣產(chǎn)氣規(guī)律、排采方式有許多特殊性，表現(xiàn)為：產(chǎn)液量低，氣液比高、泵效低，能耗高，氣鎖現(xiàn)象嚴(yán)重，地層礦化度高，結(jié)垢卡泵現(xiàn)象突出等，這些特點(diǎn)直接影響到深部(層)煤層氣連續(xù)排采，進(jìn)而影響產(chǎn)氣效果，開展相關(guān)排采與舉升技術(shù)研究至關(guān)重要。具體包括如下幾個(gè)方面。

3.5.1 煤層氣全過程流動(dòng)機(jī)理與排采動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)

1) 煤層滲透率變化及煤層氣流動(dòng)機(jī)理

通過深部(層)煤層壓后裂縫、微裂隙、基質(zhì)孔隙三維掃描成像研究，結(jié)合不同尺度下的流動(dòng)性測(cè)試結(jié)果分析，明確深部(層)煤層不同排采階段氣水流動(dòng)通道與滲透率場(chǎng)變化特征。研究裂隙、裂縫、井筒不同尺度空間中氣水流動(dòng)特征，構(gòu)建深部(層)煤層壓裂后儲(chǔ)層?井筒耦合流動(dòng)模型，揭示煤層氣井解吸、溶解擴(kuò)散、滲流、管流等全過程流動(dòng)規(guī)律。

2) 排采動(dòng)態(tài)仿真及排采控制方法

基于煤層壓后氣水全過程流動(dòng)模型，開展深部(層)煤層壓裂井生產(chǎn)特征與氣水兩相流動(dòng)規(guī)律研究，研發(fā)深部(層)煤層壓裂井排采滲流仿真軟件。形成壓降范圍內(nèi)主力產(chǎn)氣區(qū)域診斷方法和深部(層)煤層氣多階段多梯度排采控制方法。

3.5.2 全生命周期一體化排采(舉升)技術(shù)

基于煤層氣井生產(chǎn)狀況和生產(chǎn)特征進(jìn)行排采階段劃分，結(jié)合不同階段排采需要，分析自噴、速度管柱、泡排及氣舉工藝適應(yīng)條件，形成氣井全生命周期排采(舉升)工藝的接替和轉(zhuǎn)換界限。研發(fā)形成緩蝕?起泡?阻垢一體化復(fù)合工作液，降低高礦化度產(chǎn)出液對(duì)排采的影響。同時(shí)，研究不同時(shí)期支撐劑回流的臨界流速計(jì)算模型及不同生產(chǎn)參數(shù)對(duì)井筒內(nèi)積砂的影響，明確井筒積砂規(guī)律；研發(fā)低密度、低張力泡沫沖砂體系及深部(層)煤層氣低傷害沖砂工藝技術(shù)，形成井筒積砂有效處理工藝，維護(hù)氣井正常生產(chǎn)。

3.6 深部(層)煤層氣集輸及數(shù)智化關(guān)鍵技術(shù)

與中淺部(層)相比，深部(層)煤層氣集輸?shù)膲毫Φ燃?jí)設(shè)置、集輸特性及地層能量等方面具有顯著差異，同時(shí)，也需開展基于勘探開發(fā)全過程數(shù)智化技術(shù)的針對(duì)性研究。

3.6.1 采氣和集輸泡沫流體力學(xué)理論及仿真計(jì)算

通過開展泡沫穩(wěn)定性靜、動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)研究，確定泡沫穩(wěn)定性的相關(guān)因素及變化規(guī)律，建立流動(dòng)壓降模型；建立泡沫物性模型及流體數(shù)字模型算法，模擬仿真井筒和管道中的流動(dòng)模型，分析通道運(yùn)行狀態(tài)。另外，通過消泡試驗(yàn)研究，明確管道泡沫液容量與輸氣效率之間的關(guān)系，制定井場(chǎng)和站場(chǎng)內(nèi)最佳、最簡(jiǎn)消泡工藝技術(shù)與裝置。

3.6.2 井場(chǎng)壓力交換技術(shù)與裝置試驗(yàn)

利用引射壓力能交換原理，結(jié)合深部(層)煤層氣特征，研究壓力變化特征，確定集輸過程中壓力能分配對(duì)動(dòng)力消耗的影響規(guī)律；開展壓力交換集輸技術(shù)工藝、壓力交換技術(shù)流動(dòng)特性和性能、核心裝置結(jié)構(gòu)與適應(yīng)性研究；開展壓力交換裝置設(shè)計(jì)加工及試驗(yàn)研究。

3.6.3 基于勘探開發(fā)全過程信息的大數(shù)據(jù)分析與移植技術(shù)

研究深部(層)煤層氣地質(zhì)工程數(shù)據(jù)中臺(tái)搭建、跨專業(yè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)模型與集成要求的標(biāo)準(zhǔn)化、各課題靜態(tài)成果跨平臺(tái)集成與移植、孿生模型的可視化、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的模型快速更新等技術(shù)，同時(shí)，開展基于大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等智能技術(shù)研究。

4 結(jié)論

a.在“十三五”國家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目創(chuàng)新成果的帶動(dòng)下，鄂東緣大寧?吉縣區(qū)塊深部(層)煤層氣勘探獲得了重大突破，使人們對(duì)煤層氣傳統(tǒng)地質(zhì)認(rèn)識(shí)和勘探理念發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變，顛覆了對(duì)深部(層)煤層氣開發(fā)“深度禁區(qū)”的認(rèn)識(shí)，由此可使全國埋深小于2 000 m 現(xiàn)有30.05×1012m3煤層氣資源量(埋深大于2 000 m 一直未開展評(píng)價(jià))大幅度增長(zhǎng)，可使深部(層)煤層氣一躍成為保障國家油氣安全、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要接替資源之一，極大地堅(jiān)定了深部(層)煤層氣規(guī)模效益開發(fā)的信心，煤層氣勘探開發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展將由此進(jìn)入到一個(gè)新階段。

b.基于鄂東緣大寧?吉縣區(qū)塊深部(層)煤層氣勘探開發(fā)和試采現(xiàn)狀梳理認(rèn)為，深部(層)煤層氣與中淺部(層)相比，在成因機(jī)制、富集規(guī)律、賦存狀態(tài)及開發(fā)規(guī)律等有很大差異，面臨許多需要深入研究的理論難題。包括：成藏機(jī)理和賦存狀態(tài)，高產(chǎn)主控因素，開發(fā)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，壓裂(儲(chǔ)層改造)過程中煤巖縫網(wǎng)形成機(jī)理，壓后孔滲特征變化與氣液流動(dòng)規(guī)律等。

c.由于地質(zhì)上的差異性，使得現(xiàn)有中淺部(層)適應(yīng)性工程技術(shù)不能完全照搬到用于深部(層)煤層氣開發(fā)。針對(duì)地面?zhèn)鹘y(tǒng)鉆井、壓裂(儲(chǔ)層改造)、排采(舉升)、集輸和數(shù)智化等為主體技術(shù)的開發(fā)方式，鄂東緣深部(層)煤層氣勘探開發(fā)亟需開展諸多適應(yīng)性技術(shù)攻關(guān)。包括：地質(zhì)?工程開發(fā)甜點(diǎn)分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵開發(fā)指標(biāo)確定，低成本優(yōu)快高效鉆完井，水平井水泥環(huán)高效密封控制，低成本、高效、環(huán)保壓裂材料，特殊工況排采制度及井筒舉升控制，高效節(jié)能與集輸，大數(shù)據(jù)及數(shù)智化等。

d.針對(duì)鄂東緣深部(層)煤層氣勘探開發(fā)存在難題，提出相應(yīng)的理論研究方向與技術(shù)攻關(guān)對(duì)策，包括：研究深部(層)煤層氣成藏機(jī)理與賦存規(guī)律，建立地質(zhì)?工程開發(fā)甜點(diǎn)分類評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)選地質(zhì)?工程一體化的勘探開發(fā)有利區(qū)和甜點(diǎn)，創(chuàng)新和集成鉆井、壓裂(儲(chǔ)層改造)、排采(舉升)、集輸及數(shù)智化等先進(jìn)性、適應(yīng)性技術(shù)，開展技術(shù)政策優(yōu)化研究，形成實(shí)現(xiàn)高效開發(fā)的理論、技術(shù)和配套系統(tǒng)平臺(tái)，為鄂東緣深部(層)煤層氣規(guī)模高效開發(fā)提供技術(shù)支撐。

e.本次研究?jī)H限于鄂東緣深部(層)煤層氣以地面鉆井、壓裂(儲(chǔ)層改造)、排采(舉升)、集輸及數(shù)智化等傳統(tǒng)開發(fā)方式的勘探開發(fā)理論及工程技術(shù)范疇，為鄂東緣深部(層)煤層氣資源的效益動(dòng)用探索一些有效途徑，未涉及到與新興交叉性、系統(tǒng)性學(xué)科相關(guān)的理論與技術(shù)發(fā)展方向，包括煤炭地下氣化(UCG)，CO2捕集、利用和封存(CCUS)，以及其他生物、物理和化學(xué)開發(fā)技術(shù)(包括微生物、熱采、微波、激光、注入N2、CO2驅(qū)替)等研究。

致謝：本文研究過程中得到諸多專家和教授的幫助與指導(dǎo)，提出了許多寶貴建議，限于篇幅，不一一列出，在此表示衷心感謝！