发生在地球深处的一场技术革命

　　煤矿因采煤向大气排放瓦斯造成甲烷气体污染，有时因瓦斯事故造成巨大损失和伤亡。然而，煤层气（瓦斯）又是一种优良的能源和化工原料，开发煤层气对保护环境、改善煤矿安全生产条件和促进经济发展具有重大意义，为此党和政府十分重视和支持煤层气的开发利用。北京奥瑞能源技术开发有限公司作为国内多分支水平井技术的创造者，在地面煤层气开发和井下瓦斯抽放方面做出了突出业绩。

奥瑞安设计并组织实施的多分支水平井煤层气开发井组(6口井采用3套井口)。

　　从2006年8月开始组织征地和钻井施工，至2007年1月27日6口井全面完工。这个项目率先在国内以井组的方式有效地改进和集中了丛式井和多分支水平井技术特点，采用单井多筒方式布井，单井煤层进尺3000-5000米，95%以上的进尺严格控制在煤层中，全部按期完成预定设计。现在6口井都投入了排采，已经实现了单井平均日产超过5万方的高产气流，部分单井日产能已经突破8万立方米，而且仍在持续上升中。潘庄井组的成功实施标志着奥瑞安多分支水平井技术的全面成熟，也再一次验证了奥瑞安开发的多分支水平井技术对开发目标区煤层气资源的适应性，对全国煤层气资源的个性化技术开发方案的组织和实施具有重要的意义。潘庄井组的高产结果加速推进了我国煤层气商业化的进程。

奥瑞安设计并组织实施的潘庄井组单井生产火炬(潘庄位于山西省晋城市，潘庄区块由美国美中能源公司担任作业者，中方合作方有中联煤层气有限责任公司和晋城煤业集团)。

　　图片中的火炬是PZP01-2井率先获得50000立方米产量突破时拍摄的。现在井组中6口井的平均产能已经超过这个水平，部分井已经实现了单井85000立方米的日产气能力。各井仍在产量上升期，预计最终可以实现单井平均80000立方米的日产气能力。奥瑞安作为钻井服务商和排采生产管理服务商，承担了从项目地质研究到钻井实施最后到日常生产维护的所有工程和管理工作。为保证生产效率，公司使用了稍早专门开发的煤层气排采生产管理软件，同时对排采设备系统进行了全面优化改进，保障了井组排采的持续稳定高产。目前奥瑞安已经完成了水平井排采的系统理论和技术总结，正在积极组织将其应用到公司为中石油承建的大规模产能示范项目中。将煤层气变废为宝

　　说到煤层气，也许有的人会感到生疏。但如果提起煤矿里的瓦斯，人们可就太熟悉了。这几年几乎所有的煤矿事故，都与这个“元凶”有关。其实，瓦斯就是煤层气，煤层气就是瓦斯。同一个东西，只不过名字不同而已。说到底，煤层气是一种以吸附状态为主、生成并储存于煤系地层中的甲烷气体。在采煤过程中，必须将这种气体排出，否则就会严重危害煤矿安全。然而，煤层气又是一种优质的能源和化工原料。在当今石油天然气供需矛盾突出的情况下，开发和利用煤层气，可以在一定程度上改善我国的能源结构，增加洁净的气体能源，还可以有效地减排温室气体，改善大气环境。与此同时，还可以改善煤矿安全生产条件，提高经济效益，并拉动相关产业的发展。

　　早在上世纪80年代，一些发达国家将煤层气变废为宝的工作就已经开始了。美国采取煤层气产业宏观调控政策，支持和激励煤层气产业的发展，到2004年，煤层气产量就达到了500亿立方米。加拿大也是目前全球煤层气开发最活跃的地区，年产量达到了15亿立方米。我国的煤层气储量十分丰富。据有关统计数据，已经探明的四大区块煤气层气，储量就有1023亿立方米。进入21世纪以来，我国政府的煤层气开发工作有了很大进展。

　　奥瑞安能源国际有限公司成立于2004年，总部设在美国弗吉尼亚州布路菲尔德市，分别在加拿大卡尔加里和中国北京设有代表处，主要业务集中在中国。自成立以来公司一直致力于整合全球资金和技术，开发、投资中国煤层气和矿井瓦斯气及其相关项目。旗下的北京奥瑞安能源技术开发有限公司是目前国内领先的多分支水平井钻井服务商，也是国内煤层气开发及井下瓦斯抽放的技术先锋。在进行资源投资的同时，奥瑞安及其股东公司以其丰富的国际煤层气开发经验为依托，利用近10年的时间，完成了关于中国煤层气的理论与实践积累，建立了国内煤层气开发和矿井瓦斯综合治理的技术咨询与工程服务平台。该平台面向中国煤层气特殊地质条件，开发专门技术并组织专门队伍，为中国煤层气地面开发和煤矿瓦斯综合治理提供整体解决方案和工程技术服务。2004年11月27日，由奥瑞安能源国际有限公司设计并组织施工的多分支地面煤层气水平开发井，在山西晋城的大宁煤矿正式完钻并投入生产。

　　针对中国煤矿“高瓦斯、高应力”的采煤环境条件，奥瑞安创建了具有重要安全保障意义的“三高抽放”技术系统(高速钻进、高效抽放、高浓度回采)。应用该技术系统，奥瑞安第一次在中国实现了采气采煤一体化建设，不仅使煤矿瓦斯抽放率提升到80%，而且建立的完整的立体抽放系统当年就在矿井煤炭产量不足100万吨的条件获得了超过1亿立方米的煤层气年产能。

　　不入虎穴焉得虎子

　　随着石油和能源材料的吃紧，煤层气开发的呼声越来越高。按理说，国外有现成的技术可以搬来使用。当时美国已经取得成功的垂直井压裂技术和洞穴技术，可是，这些技术要运用在中国煤层气开发中，却遇到了新的问题。

　　就资源而言，我国的煤层气虽然储量很大，但存在着低压、低渗透率现象。即使离井筒很近，气也难开采出来。同时，煤层气还存在着低饱和现象，气井的产能受到很大的限制，开采起来难度很大。

　　就资金而言，由于开采有风险，效益难以确定，加上煤层气开发初期具有产量低、投入大、回收期长等特点，无法与常规石油、天然气开发进行竞争，我国对煤层气开发的投资十分有限。至2004年底，全国投入煤层气勘探的资金约14亿元，其中对外合作资金就有近10亿元。我国所有的科研和工程建设资金约30亿元，而美国从1983年到1995年间的投入就有60亿美元，显然反差很大。

　　就市场而言，煤层气与石油煤炭等常规能源产品无法共享销售系统因而极大地限制了上游开发的速度。由于基础设施相对完备，而且对输送要求相对简单，石油产品很好销售。而煤层气则不同。它需要相应的管道和设施，煤层气才能输送出去并利用起来。这个市场在没有打开前，存在着前期投资和顾客认可等问题。

　　就技术而言，尽管国外已经有了现成的技术可借鉴，但实践证明，因地质条件不同等原因，要将国外的技术原封不动地照搬到中国来是行不通的。因此，建立一套适应中国煤层气地质条件的高效果开发技术，成为中国煤层气产业开发的关键问题。

　　俗话说没有调查就没有发言权，“不入虎穴焉得虎子”。为了找到针对性的解决办法，从2002年开始，时任山西亚美大宁能源有限公司抽放部经理的杨陆武开始了其长达两年的煤矿井下“潜伏”生涯。两年时间里，他没日没夜，没有节假日，一心一意进行着他的科学考察与试验。功夫不负有心人，在经历了艰苦的调查工作后，杨陆武终于掌握了大量第一手资料。他设计并组织实施的矿井瓦斯抽放系统实现了80%的瓦斯抽放率，而当时国内的平均水平仅为26.83%。在此基础上，他提出了一整套开发煤层气的技术方案。这就是后来逐步得到完善的“多分支水平井”开发技术。

　　煤层气的“多分支开发技术”听起来专业性强了一点，简单地说，这项技术就是从地面打井，钻井到煤层后开始拐弯分支，并侧向延伸至煤层深部，尽可能大面积地将煤层气引导释放到井筒中。按照这样的技术组织钻井生产，可以基本解决中国煤层气储层的低压、低渗透、低饱和所带来的一系列问题。虽然当时的单井施工成本比常规垂直井增加了3至5倍，但产量可以提高20到40倍，采气的时间可以从15年减少到3至5年，最终回采率可以提高至70%-80%，不仅可以获得高产实现快速的投资回收，而且加快了煤矿工作面瓦斯释放速度，解决了煤矿瓦斯安全隐患。

　　不经历风雨哪能见彩虹

　　2004年11月在山西晋城大宁煤矿实施的“多分支水平开发”工程牵动着杨陆武和所有参与这项工程人员的心。由于施钻区地处山西沁水盆地最南端，地质构造相对复杂，煤层仅深200米，同时地层还严重欠压。奥瑞安公司在杨陆武总裁的带领下，经过大量工程调查和试验，合理配置钻井工具，在中国率先实现了从地面向煤层的定向水平钻进。经过努力，完成了井眼直径150毫米的13个水平分支井。总进尺7687米，煤层钻遇率达90%。被称为DNP02的这口煤层气井，为大宁煤矿提供了至少三个方面的直接效益。一是它所实施的“全方位抽放”，从根本上保证了井下采煤安全；二是它40倍于常规开发井的产气能力，为煤矿开辟了除煤炭销售以外的第二收入；三是多分支水平井提供的勘探信息，使煤矿工作面部署不再有地质风险，高产高效工作面不再依赖于精度有限的三维地震勘探和补充钻探。到目前为止，DNP02井已经稳产近3年时间。3年平均日产20000立方米。近期为配合煤矿采煤作业，该井进行了压力调整，日产量上升至33000立方米。据估算，井下工作面吨煤瓦斯含量至少降低了7至8立方米。

　　实践证明，“多分支水平井技术”具有以下几方面的优势：一是高产高效。相对传统的水力压裂垂直井而言，不但产能提高了许多倍，而且5年内气体采收率可达70%。二是定向开采。其定向和水平延伸能力使得复杂的地表地质条件下单井筒大面积开采煤层气成为可能。单井眼水平定向延伸能力可以达到1000-1500米。三是欠平衡储层保护。对低压储层而言，欠平衡作业是保护产能的有效途径。四是全程抽放。可以配合煤矿开采，进行立体的全方位瓦斯抽放，同一井筒可以用于预抽、采中抽及采后抽。既能提高抽放率，又能在不干扰煤矿生产的前提下节约抽放时间。五是精确勘探。定向工程揭露的地质信息可以为煤矿工作面部署提供权威的勘探依据，完全解除煤炭生产对常规补充钻探和三维地震勘探的严重依赖。这项在国内率先创立的煤层气开发技术，标志着中国煤层气开发正在走向一个新的发展阶段。

　　随着新技术的成功，奥瑞安公司的业务也得到了稳定发展。作为国内领先的多分支水平井钻井服务商，其业务除了为地面煤层气的开发和地下瓦斯的抽放提供技术支持和方案，还提供欠平衡钻井、建立储藏模型井进行优化产能设计，以及对项目的总体评估、设计和计划等业务。经过几年的磨练和培养，现在奥瑞安公司已经拥有了较强的技术力量和极富经验的团队，具有高效率的作业组织和模式，建立起开放式的思维和快速反应机制。企业拥有良好的信誉和业界联盟，与各级政府和企业保持有较好的关系和沟通渠道。

　　从2005年开始的煤层气的开发高潮在多分支水平井高产效果的激励下不断得到加强。目前，奥瑞安是国内拥有并应用多分支水平井专有技术进行开发实践的钻井专家，国内目前成功的多分支水平井几乎都是由奥瑞安承建，所有的高产井都是由奥瑞安设计并组织施工。奥瑞安建设的高产井单井产能是传统技术条件下平均水平的40倍。2006年公司在沁水南部设计并组织施工的潘庄多分支水平井煤层气开发井组捷报频传，不断打破国内煤层气井产量记录。7月23日，6口井总产量突破30万立方米，平均单井日产5万立方米，其中PZP03-1井获得了超过84000立方米的高产气流。目前该井组的产量仍在持续上升期，预计最终可以获得至少单井平均日产80000立方米的稳定产量。潘庄井组的成功为沁水南部煤层气开发提供了重要的技术示范，正在深刻地改变煤层气产业的技术版图和从业人员的思维习惯。2007年，奥瑞安公司与中石油华北分公司签订了关于全面展开战略合作的协议，奥瑞安启动了为中石油交钥匙承建45口多分支水平井的产能建设工程，预计将实现3亿立方米的年产量。这项合作标志着奥瑞安与中石油正式拉开了大规模应用新技术推进煤层气商业化开发的序幕。

　　整合资源创新发展

　　杨陆武在大学里学的专业，都是和地球打交道。从开始的煤田地质，到后来的瓦斯地质，再到后来的石油地质，专业交叉和渗透为他后来搞煤层气打下了坚实的基础。煤层气开发，特别需要有一个技术支撑系统。长期以来，在他的胸中一直有个梦，那就是要利用技术进步带动行业繁荣。为此他首先选择了在一线争取技术突破。2003年和2004年他带领技术队伍成功地组织实施了中国煤矿井下千米钻瓦斯抽放项目和地面多分支水平井高产煤层气项目，这两个项目都因为其极大的成功而成为了行业的里程碑工程。

　　煤层气开发是集能源利用、环境保护、煤矿安全为一体的新兴领域。当前正处在规模开发产业化的关键时刻。煤层气作为一种独立的新矿种，正在成为我国天然气资源的必要补充。我国煤层气勘探走向，一是重视低煤级地区煤层气资源开发的潜力；二是加强盆地深部、近海海域等煤层气新领域的前瞻性探索；三是近中期开发的重点地区，主要在沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘、渭北韩城矿区等地区。中国目前具有较好的煤层气产业化基础条件，并且正面临着难得的产业化发展机遇。但是，当前存在的煤层气开发利用行业协调力度不够、基础管网薄弱、市场机制不完善，以及煤层气气价过低、矿权纠纷及地方关系矛盾等问题，成为阻碍中国煤层气高速发展的严重障碍。

　　我国“十一五”规划，将开发出50亿立方米煤层气。这是一个宏大目标。杨陆武认为，资源优化和技术创新，对煤层气企业当然具有无可争议的非常重要的作用。但是我们往往忽略了高效的社会化分工和协作对企业支持的重要性。现在我们国家，国防、科技、工业、农业都有了一个强大的社会化支持系统，所以能较快地迈开产业化的步伐。煤层气的开发也是一样道理，也需要有一个社会化系统来支持。行业相关人员需要打破惯性思维，提倡对行业协调的和谐化引导和对工作细节的创造性加工。对于行业发展来说，需要所有的参与方都能积极地思考提高效率的途径并为此而分工协作，只有大家都获益了，整个行业才能进步。所以，在实际开发实践中一定要向先进学习，向先进看齐，任何依靠向落后看齐得到成本压缩而获得的短期效益都是没有生命力的，也是不能保证可持续发展的。产业发展和引导一方面要向资源延伸，另一方面要向资金延伸，还要让人力资源配备最优化，使投资商、开发商、下游利用商等都受益。处在大环境中的奥瑞安公司，已经制定出相应的计划，以适应当前我国的煤层气开发利用形势，希望利用自身的技术投入和项目示范让行业不同位置的参与方共同感受到建立在技术进步基础上的团结协作所带来的活力和效益。2007年公司的工作重点和计划就是创新，包括技术创新、商务创新和管理创新。围绕这个大目标，公司将不断开发新技术产品，不断展开资源开发技术配套示范，力争使煤层气开发和煤矿瓦斯抽放实现简单化、智能化和效益化。

　　说到中长期计划时，杨陆武总裁归纳了几个方面：一是配合相关部门对整个中国煤层气的资源进行分类，以期找到对不同的煤田的针对性的开发方案；二是对现有的多分支水平井的工艺进行改良和升级，降低成本，为中国煤层气产业化的到来作好铺垫和技术储备；三是配合政府相关部门，借鉴国外成功的案例，提出解决采煤和采气矿权冲突的技术思路，以期各种资源都能得到有效的、合理的开发和利用；四是积极挖掘和探索新的可以实现低成本、高效率的煤层气开采和开发工艺，以促进煤层气在中国产业化的早日到来；五是主动地和国外的同行联合，引入先进设备、工艺，以及先进的项目组织模式，与国内同行分享经验，共同发展。

　　新的历史机遇

　　2006年和2007年，奥瑞安分别投资了山西省三个煤层气产品分成合同项目，总面积达2400平方千米，总资源量超过3600亿立方米。公司计划在5年内投资4-5亿美元在这三个区块建成三个年产量5亿的产能基地，并通过这两个生产基地向全行业进行煤层气资源开发的个性化技术应用示范。公司还开发了煤层气地面排采和井下抽放管理的专门软件Gasman，利用该系统可以依托网络平台建立远程数据库，实现自动数据分析和排采制度的精细化控制，同时对数据库的优化使用也使排采作业真正实现了专家管理和全员共享。Gasman为煤层气开发的全面专业结构配置和精细化管理提供了专门工具，也为煤层气生产的科学管理提供了决策平台。与该软件配套，奥瑞安还对煤层气排采的工具设备进行了优化调整，新型硬件系统很快将全面投入使用。同时面向煤矿安全采煤和气、煤并举的现实需要，奥瑞安已经开发出了采气采煤一体化的专用设计和监控软件，完成了相应的工程技术储备，预计2008年将全面投入使用。届时将为全面贯彻执行国土资源部颁发的《关于加强煤炭和煤层气资源综合勘查开采管理的通知》提供强力的技术保障。

　　当前我国的煤层气开发事业，正在迎来一个新的历史机遇。北京奥瑞安公司所做的一切，为整个行业乃至政府部门，都带来了新的启示。煤层气工程方面的专家学者，也在不断地提出新的建议：

　　第一，要尽快地建立规范有序、活跃协协调的煤层气开发利用市场，尽快解决煤炭、煤层气探矿权和采矿权的统一管理和协调机制。从政策和体制上协调煤炭企业、煤层气企业、石油天然气企业之间在煤层气管理和开发利用中的利益关系；

　　第二，要尽快出台开发利用煤层气的鼓励政策和法规，在煤层气勘探、开采、利用、相关设备推广等方面提供最优惠的政策，以保护企业投资煤层气产业的积极性；

　　第三，进一步强化和落实煤矿安全法，坚持“先采气后采煤”和“限制瓦斯排空”的原则，从源头上防止煤矿瓦斯事故；

　　第四，加大对煤层气基础设施的资金投入力度和投资引导，加强国家对煤气产业的宏观部署和指导。尤其应该及时推广诸如北京奥瑞安能源技术开发有限公司已经获得的成功开发技术，进一步推动我国煤层气开发利用事业快速前进。

　　奥瑞安正在继续积极寻求一切可能的机会致力于中国煤层气/矿井瓦斯气及其相关项目的开发和投资。公司将与国内同行共享其技术、经验和成果，为以煤层气、抽放瓦斯气以及风排瓦斯气等为直接或间接资源的开发商提供全方位的工程技术服务。同时，作为技术专家，奥瑞安将继续研究不同资源条件对开发技术的特殊要求，积极开发相应的技术系统，力争成为中国煤层气产业最全面、最专业、最高效的煤层气开发商和服务商之一，为加快中国煤层气产业化进程贡献力量。

　　我们相信在不远的将来，中国的煤层气开发一定会赶上发达国家的步伐。埋藏在地下的宝藏，一定会在煤层气工作者的辛勤劳动下，散发出耀眼的光芒！