新疆煤層氣資源量巨大，2000m 以淺為 9.51 萬億m3; ，占全國總量的26%，開發(fā)前景看好。

但在“阜康大傾角厚煤層煤層氣開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用”項目實施前的13年間（2000―2013年），在新疆多個盆地完成的50多口煤層氣井，無一井獲得商業(yè)產(chǎn)量，嚴(yán)重打擊了新疆煤層氣商業(yè)開發(fā)的信心，滯緩了國家煤層氣產(chǎn)業(yè)西部轉(zhuǎn)移的戰(zhàn)略進(jìn)程。

更為緊迫的是，新疆煤礦瓦斯災(zāi)害多次發(fā)生，10年間在阜康礦區(qū)西部神龍礦和東部豫新煤業(yè)，兩次發(fā)生瓦斯爆炸，共造成100人喪生！

一萬年太久，只爭朝夕。為治理新疆煤礦瓦斯災(zāi)害和成功開發(fā)煤層氣，新疆自治區(qū)果斷決策，設(shè)立科技重大專項，通過科技創(chuàng)新解決這一久攻不破的技術(shù)難題。項目以地質(zhì)構(gòu)造和儲層特征具有典型代表的阜康礦區(qū)為先導(dǎo)試驗區(qū)，研發(fā)大傾角厚煤層的煤層氣高產(chǎn)開發(fā)地質(zhì)理論和關(guān)鍵技術(shù)，以期獲得產(chǎn)量和技術(shù)的重大突破，為新疆煤層氣開發(fā)和瓦斯治理的雙重需求提供技術(shù)支撐，意義重大而深遠(yuǎn)。

茍日新，日日新，又日新。2012―2017年的6年間，該項目在阜康復(fù)雜構(gòu)造區(qū)塊發(fā)現(xiàn)并優(yōu)選出煤層氣開發(fā)甜點高產(chǎn)區(qū)段；在國際上第一次揭示了大傾角厚煤層水力壓裂裂縫擴(kuò)展機(jī)理和規(guī)律，在阜康礦區(qū)完成的第一批煤層氣水平井相繼三次刷新了新疆煤層氣開發(fā)史上的單井最高產(chǎn)量，兩次刷新了全國煤層氣開發(fā)歷史的直井日產(chǎn)紀(jì)錄……

項目成果為新疆通過地面煤層氣開發(fā)和治理煤礦瓦斯提供了關(guān)鍵技術(shù)體系，在新疆煤層氣開發(fā)和瓦斯治理領(lǐng)域具有方向引領(lǐng)作用和工程示范意義，一舉雙得，社會效益巨大。

由于貢獻(xiàn)突出，日前，“阜康大傾角厚煤層煤層氣開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用”榮獲2017年度中國煤炭工業(yè)協(xié)會科技進(jìn)步獎一等獎。

瓦斯災(zāi)害頻發(fā) 地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜

新疆煤層氣開發(fā)現(xiàn)實殘酷信心嚴(yán)重受挫

新疆阜康礦區(qū)是高瓦斯礦區(qū)，歷史上發(fā)生多次瓦斯災(zāi)害。

2005年7月11日，阜康礦區(qū)西部神龍煤礦發(fā)生瓦斯爆炸，造成83人喪生，是新疆煤礦開采歷史上最為慘重的安全事故。

2014年7月7日，阜康礦區(qū)東部豫新煤業(yè)發(fā)生瓦斯爆炸事故，造成17人喪生。

阜康礦區(qū)乃至新疆地區(qū)的煤礦瓦斯治理形勢嚴(yán)峻，任務(wù)艱巨。

與此同時，作為一種優(yōu)質(zhì)高效清潔能源，煤層氣的大規(guī)模開發(fā)利用前景誘人。新疆煤層氣就是一個待開采的巨大的能源寶藏。據(jù)預(yù)測，新疆2000m 以淺的煤層氣資源量為9.51萬億m3; ，占全國總量的26%，開發(fā)前景看好。

而且，新疆煤層氣具有煤層厚度大、層數(shù)多、煤階低、氣含量較低、滲透率高、資源豐度大等優(yōu)勢。

但同時，2000m以淺的煤層氣資源主要賦存于盆地邊緣，具有逆沖斷層發(fā)育，褶皺緊閉、地層傾角大、地應(yīng)力大和地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜等構(gòu)造特征，又加上煤層火燒嚴(yán)重，氣含量變化大，這成為迄今為止世界上煤層氣開發(fā)地質(zhì)條件最為復(fù)雜的區(qū)塊，大幅度增加了煤層氣選區(qū)評價理論和工程開發(fā)技術(shù)的難度。

鑒于新疆的煤層氣資源優(yōu)勢，自2000年至2013年，在新疆多個盆地進(jìn)行了資源評價和開發(fā)先導(dǎo)試驗，但無一井獲得商業(yè)產(chǎn)量，且快速衰竭停產(chǎn)。

這嚴(yán)重影響了新疆煤層氣開發(fā)的國家信心?！笆晃濉焙汀笆濉笔俏覈簩託猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展和國家大力支持煤層氣科技研究的黃金十年，但唯獨沒有涉及新疆，嚴(yán)重滯緩了我國西部煤層氣開發(fā)戰(zhàn)略的發(fā)展進(jìn)程。

地面煤層氣的成功開發(fā)可以為社會提供潔凈能源，同時是煤礦瓦斯綜合治理的根本性技術(shù)措施。有效的地面抽采，完全可以實現(xiàn)高瓦斯煤層的低瓦斯安全開采。所以，研究地面煤層氣高效抽采技術(shù)，一舉多得，十分必要和迫切。

希望被寄托在了阜康礦區(qū)――該礦區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地南緣和博格達(dá)峰復(fù)背斜北麓的阜康逆沖斷裂帶上，賦存侏羅系煤層，其儲層特征和地質(zhì)構(gòu)造特征在新疆具有典型代表性。所以，發(fā)現(xiàn)阜康礦區(qū)煤層氣開發(fā)的甜點高產(chǎn)區(qū)，研究其大傾角厚煤層煤層氣高產(chǎn)開發(fā)的關(guān)鍵工程技術(shù)，是阜康礦區(qū)煤礦瓦斯治理的重大需求，是我國西部煤層氣開發(fā)的國家戰(zhàn)略需求，對新疆煤層氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要的引領(lǐng)和示范作用。

攻堅克難 砥礪前行

阜康礦區(qū)拉開重新開發(fā)新疆煤層氣序幕

事情的轉(zhuǎn)機(jī)終于到來了。

2013年，新疆自治區(qū)設(shè)立科技重大專項，以期獲得煤層氣的產(chǎn)量重大突破和技術(shù)突破，重新拉開新疆煤層氣開發(fā)的序幕。

由河南理工大學(xué)、新疆科林思德新能源有限責(zé)任公司、中國石油大學(xué)（北京）三家單位組成產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合課題組，在郜琳董事長的全力支持下，曹運興、高德利、楊雪松、王利、 倪小明、郎付山、鮮保安、何茂、田林、石玢、林吉興等骨干人員承擔(dān)的自治區(qū)科技重大專項 “阜康大傾角厚煤層煤層氣開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用”項目，成為新疆煤層氣勘探開發(fā)史上的重大轉(zhuǎn)折。

記者了解到，該項目負(fù)責(zé)人曹運興，是河南理工大學(xué)特聘教授、河南理工大學(xué)煤層氣/瓦斯地質(zhì)工程研究中心主任、河南省非常規(guī)能源地質(zhì)與開發(fā)國際聯(lián)合實驗室主任。長期從事煤礦瓦斯地質(zhì)和瓦斯（煤層氣）開發(fā)的理論研究、技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用，主要研究領(lǐng)域包括瓦斯突出的地質(zhì)構(gòu)造控制機(jī)理和預(yù)測評價，瓦斯賦存規(guī)律和控制性地質(zhì)條件，煤層氣開發(fā)地質(zhì)學(xué)理論和方法，復(fù)雜礦區(qū)煤層氣開發(fā)儲層條件評價和增產(chǎn)技術(shù)，低滲煤層氣相壓裂瓦斯高效抽采和防突技術(shù)研究和應(yīng)用等。

不忘初心，科技興礦，安全開采。多年來，曹運興組織完成的潞安礦區(qū)低滲低壓煤儲層氮氣泡沫壓裂增產(chǎn)技術(shù)獲得了該區(qū)域歷史高產(chǎn)；完成的潞安礦區(qū)井下氣相壓裂瓦斯綜合治理技術(shù)獲得了重大進(jìn)展。

就這樣，這支地質(zhì)工程一體化的研究團(tuán)隊，以在阜康逆沖斷帶復(fù)雜構(gòu)造區(qū)發(fā)現(xiàn)煤層氣開發(fā)甜點高產(chǎn)區(qū)為目標(biāo)，以大傾角、厚煤層水力壓裂裂縫擴(kuò)展機(jī)理和發(fā)育規(guī)律研究為理論支撐，以大傾角、厚煤層煤層氣高產(chǎn)開發(fā)水平井和定向井水力壓裂等集成技術(shù)研究為主要內(nèi)容，6年間攻堅克難、砥礪前行，取得了多個里程碑式的成果。

寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來。該項目負(fù)責(zé)人曹運興介紹，研究團(tuán)隊以礦區(qū)為實驗室，長期堅持井下地質(zhì)和地面地質(zhì)調(diào)查相結(jié)合、理論研究和技術(shù)研發(fā)相結(jié)合的研究方法，堅持地質(zhì)-工程一體化試驗，成功攻克了多個世界難題――項目研究以河南理工大學(xué)具有歷史傳統(tǒng)的瓦斯地質(zhì)學(xué)的基本理論和方法為基礎(chǔ)，對阜康礦區(qū)幾乎所有煤礦進(jìn)行了井下地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造演化歷史和現(xiàn)代構(gòu)造以及地應(yīng)力場特征，在這一復(fù)雜逆沖斷帶上發(fā)現(xiàn)并優(yōu)選出了煤層氣開發(fā)甜點高產(chǎn)區(qū)；在國際上第一次建立了大傾角厚煤層水力壓裂裂縫擴(kuò)展的數(shù)學(xué)物理本構(gòu)方程，并通過理論計算和數(shù)字仿真，揭示了大傾角厚煤層水力壓裂裂縫發(fā)生和擴(kuò)展方向隨地層傾角增加而偏離最大主應(yīng)力方向的力學(xué)機(jī)理和規(guī)律。

研究揭示了大傾角厚煤層走向水平井的鉆井技術(shù)優(yōu)勢和高產(chǎn)潛力優(yōu)勢，在這一理論指導(dǎo)下完成的阜康礦區(qū) （也是新疆） 第一口煤層氣水平井，日產(chǎn)量達(dá)到了35000m3/d ，預(yù)測高峰日產(chǎn)量將達(dá)到60000m3/d ，刷新了新疆煤層氣開發(fā)歷史上單井最高產(chǎn)量，是新疆煤層氣開發(fā)歷史的里程碑工程。

研究發(fā)現(xiàn)了阜康復(fù)雜構(gòu)造礦區(qū)定向井優(yōu)質(zhì)活性水壓裂技術(shù)的長期高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)潛力特征，完成的第一口井實現(xiàn)了單井日產(chǎn)17125m3/d 的高產(chǎn)，第二口井單井產(chǎn)量27896m3/d, 相繼兩次刷新了新疆煤層氣開發(fā)歷史產(chǎn)量紀(jì)錄，也是迄今為止全國單口直井的最高日產(chǎn)量紀(jì)錄。

中國科技創(chuàng)新 為世界作出貢獻(xiàn)

阜康煤層氣開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)突破具有重要意義

曹運興帶領(lǐng)的團(tuán)隊不僅講述了中國的創(chuàng)新故事，也為世界復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)塊的煤層氣開發(fā)提供了先例。他們的科技創(chuàng)新故事，是瓦斯地質(zhì)理論和方法在復(fù)雜構(gòu)造條件下評價和發(fā)現(xiàn)煤層氣高產(chǎn)甜點區(qū)段的又一次成功實踐，是煤層氣開發(fā)地質(zhì)與工程密切結(jié)合的產(chǎn)物，是產(chǎn)、學(xué)、研多學(xué)科群體創(chuàng)新的典型。在項目研究和工程實施期間，河南理工大學(xué)的崔洪慶教授、張玉貴教授和魏思民教授參與了前期地質(zhì)調(diào)查和選區(qū)評價，中國礦業(yè)大學(xué)副校長秦勇教授和付雪海教授在百忙中進(jìn)行了全程跟蹤指導(dǎo)，中科院院士、中國石油大學(xué)高德利教授全程指導(dǎo)了復(fù)雜地質(zhì)條件下復(fù)雜結(jié)構(gòu)開發(fā)井的理論設(shè)計和安全實施。

在國外，加拿大阿爾巴塔省落基山東麓賦存白堊系煤儲層的山前盆地（西加拿大沉積盆地），受落基山構(gòu)造影響，盆地西部褶皺-斷裂發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜，煤系變形嚴(yán)重，與新疆阜康礦區(qū)煤儲層地質(zhì)條件相近。

盡管在本世紀(jì)初期有多家公司在這一復(fù)雜構(gòu)造帶的穩(wěn)定區(qū)段進(jìn)行了多輪煤層氣開發(fā)試驗，但沒有成功開發(fā)案例和形成工業(yè)氣田。

受天山構(gòu)造帶影響，阜康礦區(qū)逆沖斷帶上的侏羅系煤層傾角大、構(gòu)造條件復(fù)雜，國內(nèi)外沒有類似地質(zhì)條件下煤層氣成功開發(fā)的先例。

曹運興介紹，而該項目研究成果中涵蓋的大傾角煤層壓裂裂縫發(fā)育規(guī)律研究在國際上尚屬首次；大傾角煤層的走向水平井具有安全鉆井和高產(chǎn)的雙重技術(shù)優(yōu)勢；復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造條件下煤層氣高產(chǎn)區(qū)評價理論和方法及其高產(chǎn)開發(fā)成果，在國際上具有重要影響和先導(dǎo)示范作用，必將為新疆帶來極大的社會經(jīng)濟(jì)和安全效益。

“阜康礦區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地南緣逆沖斷帶上，這一構(gòu)造樣式的煤層氣儲層在新疆具有典型代表性，例如在準(zhǔn)噶爾和塔里木等大型盆地的邊緣，在天山構(gòu)造帶內(nèi)的小型盆地的邊緣。本項目的研究方法和成果對于上述類似地質(zhì)條件下的煤層氣選區(qū)評價和工程開發(fā)具有重要的引領(lǐng)、示范和借鑒作用?！辈苓\興說。阜康礦區(qū)煤層氣成功的先導(dǎo)試驗，為新疆煤礦瓦斯治理樹立了成功的樣板，拉開了新疆煤層氣開發(fā)的序幕，更為國家十三五煤層氣重大科技專項部分任務(wù)在新疆落地奠定了基礎(chǔ)。

可以預(yù)計，該項目的示范礦區(qū)和應(yīng)用礦區(qū)，在未來的煤礦開采生產(chǎn)過程中，瓦斯事故將會大幅度減少，科技創(chuàng)新與進(jìn)步將真正成為礦工生命安全的“守護(hù)天使”！

雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從頭越。新疆煤層氣開發(fā)曙光依稀，燎原在望。但這里煤儲層地質(zhì)條件復(fù)雜，距離規(guī)?；簩託猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展仍然任重道遠(yuǎn)，充滿各種技術(shù)挑戰(zhàn)，只有持續(xù)攻堅克難，科技創(chuàng)新，才能達(dá)到勝利的彼岸。（記者 馬愛平）