鄂爾多斯盆地東緣深部(層)煤層氣勘探開發理論技術難點與對策

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

隨著“十三五”國家科技重大專項項目創新成果的推廣應用，2019 年以來，中石油煤層氣有限責任公司在鄂爾多斯盆地東緣(簡稱鄂東緣)大寧?吉縣區塊針對深部(層)煤層氣開展地質研究、工程技術攻關試驗和生產實踐[1-6]，標志著我國深部(層)煤層氣勘探開發進入新的實質性階段。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)獲日產氣量10.1×104m3高產工業氣流，從埋藏深度概念的源頭上顛覆了煤層氣勘探開發傳統固有的許多認識，突破了煤層氣勘探開發領域的深度禁區，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)基礎上不再受深度限制而實現大幅度增加，同時，也為深部(層)煤層氣資源的效益開發探索了有效途徑、積累了經驗，極大地增強了我國深部(層)煤層氣開發的信心。但3 年來的生產實踐表明，就地面傳統鉆井、壓裂(儲層改造)、排采(舉升)、集輸和數智化等為主體工程技術和開發方式范疇(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驅替等生物、物理和化學開發技術)而言，深部(層)煤層氣高效開發面臨著許多理論與技術難題和巨大挑戰，亟需開展針對性的理論與技術攻關，進一步推動鄂東緣深部(層)煤層氣資源的高效開發利用。

關于深部(層)煤層氣的界定，有關行業標準大都指的是煤層埋深大于1 000 m 的煤層氣資源。隨著勘探開發向深部的持續推進，文獻提到的“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)煤層氣相關研究鮮有報道[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性的資源評價，另一方面是生產實踐中也沒有取得實質性突破。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?吉縣區塊的深部(層)煤層氣勘探開發現狀，系統梳理深部(層)煤層氣成藏機理與賦存規律、高產主控因素及控制機理、地質?工程開發甜點評價、優快鉆井、壓裂(儲層改造)、排采(舉升)、集輸工藝及大數據、數智化建設等方面存在的理論與技術難點，并結合碳達峰碳中和(“雙碳”)目標背景和節能、環保要求，提出解決相應難點的具體研究方向與技術對策，對于加快研究、突破進程，盡快形成深部(層)煤層氣成藏理論及高效勘探開發技術系列，為進一步開展鄂東緣深部(層)煤層氣高效開發提供理論指導和技術引領，推進深部(層)煤層氣高效規模開發，具有重要的指導意義。同時，形成的各種方法及對策對于推動國內外鄂爾多斯、沁水、準噶爾、吐哈及其他盆地深部(層)煤層氣資源的高效動用和規模開發將起到示范和借鑒作用。

1 勘探開發現狀

鄂東緣大寧?吉縣區塊(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 號煤層和山西組5 號煤層。8 號煤層平均埋深2 152 m，平均厚度7.8 m；5 號煤層平均埋深2 073 m，平均厚度4 m，煤層分布連續穩定。區塊整體為寬緩的西傾單斜，局部存在低幅度鼻狀構造，2 000 m 以深煤層構造相對簡單，斷層不發育，整體地層傾角1°～3°。

圖1 區域構造綱要及大寧?吉縣區塊位置Fig.1 Outline of regional structure and location of Daning?Jixian block

勘探方面，在前期論證基礎上，中石油煤層氣有限責任公司2019 年針對大寧?吉縣致密氣開發區內2 000 m 以深8 號煤層進行了煤層氣試采評價，在2020 年、2021 年研究工作取得不斷創新進展的推動下，試采獲得突破性成功，在大吉3-7 向2 井區與大吉9-1 向1 井區提交的二疊系下統太原組8 號煤煤層氣探明儲量報告獲得批準，探明含氣面積480 km2，單層儲量豐度達到2.34×108m3/km2，標志著國內首個埋深大于2 000 m、規模超千億立方米、高豐度整裝大型煤層氣田的正式誕生。

開發方面，2021 年8 月，中石油煤層氣有限責任公司編制的國內首個2 000 m 以深煤層氣先導試驗方案《大吉煤層氣田大吉3-7 向2 井區深層煤層氣先導試驗方案》，順利獲得批復。截至2022 年6 月底，先后開展開發試驗井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)；目前正在生產的井有19 口，日產氣量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 個階段：

圖2 大寧–吉縣區塊深部(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，采用常規壓裂工藝，試采17 口井，目前有8 口井正在生產。其中，試采水平井2 口，單井日產氣量5 000～11 000 m3；叢式井15 口，單井日產氣量3 000～5 000 m3的井有3 口、單井日產氣量1 000～3 000 m3的井有10 口、單井日產氣量小于1 000 m3的井有1 口；僅產水、從未產氣的井1 口。部分井的產氣效果，可參考文獻[4]。

2021 年以后，采用大規模(或超大規模)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 口深層煤層氣先導試驗水平井，煤層埋深2 100 m，水平段長1 000 m，首次試驗大規模極限體積壓裂，壓裂11 段，2021 年12 月4 日投產，投產即獲高產，最高日產氣量10.1×104m3，目前已連續生產216 d，累計產氣1 297 ×104m3，平均日產氣量6.0×104m3，生產穩定。該井的成功試采，標志著我國深部(層)煤層氣開發取得了重大突破。叢式井有10 口，單井日產氣量大于20 000 m3的井1 口、單井日產氣量10 000～20 000 m3的井2 口、單井日產氣5 000～10 000 m3的井3 口、單井日產氣3 000～5 000 m3的井3 口、單井日產氣小于1 000 m3的井1 口。采用大規模(超大規模)體積壓裂的產氣效果，整體上優于常規壓裂工藝，但仍有部分井與采用常規壓裂工藝井的產氣效果相當。

地質研究方面，文獻[4]簡要對比了大寧?吉縣區塊中深部(層)8 號煤層的地質氣藏參數20 項指標(表1)。深部(層)8 號煤層整體上展現了“高含氣、高飽和”優勢和“特低滲、煤體結構好”特征，深部煤層受溫度與壓力雙重控制，具備吸附飽和、富含游離氣的優勢條件，導致深部煤層產氣表現為“見氣快、初期產氣量高”的特點。與中深部(層)煤層相比(注：大寧?吉縣區塊相對較淺的煤層埋深為1 000～1 500 m 的中深部(層)；文中除了針對大寧?吉縣區塊的表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 個數量級、礦化度是20 倍。顯然，隨著勘探開發的深入開展，僅有這些地質認識難以滿足實際需要。因此，需要針對深部(層)煤層氣的地質與對應工程技術特點，開展理論研究與技術攻關。

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

工程技術方面，自2019 年起，深部(層)煤層氣井壓裂主體技術發展可分為常規壓裂(砂量30～70 m3/段、排量7～12 m3/min)、大規模壓裂(砂量170～300 m3/段、排量8～14 m3/ min)和超大規模極限體積壓裂(砂量300～450 m3/段、排量14～18 m3/min) 3 個階段，壓裂液實現了中低黏?中高黏?脈沖變黏的三重轉變，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?工程一體化認識的持續深入，施工排量、加砂量的提高，可以大幅度增加深部(層)煤層氣單井產氣量。在技術突破的同時，仍有產氣效果較差的井，其原因有待深入研究。

2 理論與技術難題

煤層氣高效開發離不開各個環節的“精耕細作”。雖然深部(層)煤層氣試采評價取得了一定進展，但由于深部(層)煤層氣成因環境與表現特征與中淺部(層)具有許多差異性，面對鄂東緣深部(層)煤層氣在傳統鉆井、壓裂(儲層改造)、排采(舉升)、集輸和數智化等為主體技術的開發方式下進行高效開發的迫切需求，仍然存在以下勘探開發理論與關鍵技術難題，尚待進一步研究與攻關得以解決。

2.1 勘探地質方面

2.1.1 深部(層)煤儲層成煤、成巖環境特征

煤儲層孔(裂)隙特征及成煤、成巖環境特征研究不夠。鏡下觀測與統計發現，鄂東緣深部(層)煤儲層相對中淺部(層)物性更差，但是控制深、淺部(層)煤儲層物性差異的煤巖顯微組分、礦物學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構、不同尺度孔裂隙發育規律等認識尚不深入，嚴重制約了深部(層)煤層氣賦存狀態和富集規律的評價，需要進一步強化深部(層)煤儲層特征定量評價與預測研究。

2.1.2 深部(層)煤層氣賦存特征

煤層氣原位賦存狀態復雜，賦存機理尚不清晰。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向游離態轉化的現象；同時，深部(層)煤層氣井投產即見氣、見氣即高產的生產實踐表明，深部(層)煤層氣含有一定比例的游離氣，與中淺部(層)以吸附氣占絕對主導差異性較大。但深部(層)原位條件下的不同相態甲烷比例、賦存機理和動態轉化條件的研究尚不深入，制約了深部(層)資源潛力落實和開發方式的優選。

2.1.3 深部(層)煤層氣富集主控因素和成藏機理

鄂東緣深部(層)煤層氣沉積環境、構造特征、水動力條件等系統深入研究不夠，深部(層)煤層氣富集主控因素尚不明確。鄂東緣地質構造背景具有多期性，前期煤層氣成藏研究多注重單因素的靜態分析，沉積、構造、水動力等多因素綜合控制下的煤層氣成藏動態演化過程尚不明確，深部(層)煤層氣成藏機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優選方法

現行煤層氣資源評價方法主要針對吸附氣，對游離氣和水溶氣考慮不夠，這使得深部(層)煤層氣資源評價準確性受到一定影響。以往煤層氣勘探有利區評價和優選方法主要針對中淺部(層)地質條件，深部(層)煤層氣勘探有利區綜合評價指標體系和劃分標準尚未建立。

2.1.5 深部(層)煤層氣含氣量測試方法

深部(層)煤層氣多為高(過)飽和，氣藏壓力較高。現行含氣量測試方法主要針對吸附氣為主的煤儲層，針對具有游離氣狀態下的精確測定開展不夠。由于深部(層)煤層游離氣比例較高，含氣量實際測試過程中散失速率快，導致當前損失氣測算方法不能反映真實情況，對資源評價和儲量計算結果有較大影響，亟待結合保壓取心，研究針對深部(層)煤層含氣量的測試工具和配套技術。

2.2 開發地質方面

2.2.1 深部(層)煤層氣解吸?滲流機理與開發規律

流體復雜流動規律和產出機理對確定深部(層)煤層氣生產制度、預測生產動態及優化開發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)煤層氣賦存狀態存在動態轉化，導致解吸、滲流過程更為復雜，不同尺度空間氣體賦存狀態和傳輸機理不同，已有的滲流數學模型未能考慮深部(層)煤層氣藏多場、多尺度、多相的影響，適用性差；同時，深部(層)煤層氣井初期產量高，產氣機理、壓降擴展規律、全生命周期的開發規律尚不明確。

2.2.2 深部(層)煤層微幅構造及小斷層(天然裂隙)精準識別

相對中淺部(層)而言，深部(層)煤儲層的主要劣勢是特低滲透率(表1)。前期在二維地震和測井資料、常規壓裂(50～60 m3/段加砂規模)情況下，發現深部(層)煤層微幅構造對開發效果的重要性影響[4,29]：相同改造規模和工藝條件下，頂板封蓋較好的正向微幅構造和平緩區產氣效果較好，施工排量和加砂規模越大，產氣效果越好；測井與壓裂施工曲線，從側面印證了正向微幅構造部位具有滲透性好、應力小、易于加砂改造等特征。

鑒于正向微幅構造具有天然滲透性較好、應力作用小的優勢，同時，也可能存在小斷層對儲層會產生負面改造效應(難以形成復雜縫網、易溝通含水層)；另外，微幅構造發育對水平井導向帶來一定困難，甚至影響大規模改造時段簇位置選擇和加砂量的設計，為了經濟高效開發，迫切需要針對深部(層)煤層微幅構造和小斷層(天然裂縫)特征開展更為精細的表征研究。2021 年底完成的鄂東緣大寧?吉縣區塊建產區340 km2三維地震勘探，與二維地震資料相比，具備了進一步精細研究的基礎，亟需綜合利用三維地震、測井、數值模型等多種手段，對煤儲層微幅構造和小斷層(天然裂隙)進行識別和表征技術攻關，從而為深部(層)煤層氣開發甜點評價、水平井壓裂改造段簇數量和位置優選等提供資料支撐。

2.2.3 深部(層)煤層及圍巖含水性與水源判識

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)煤層氣試采井產水量普遍較低[4]，但仍有部分井需要經過一定時間的排水階段才能見氣，甚至個別井(如W40 井)只產水不產氣[4]，由此表明，煤層及圍巖的含水性直接影響深部(層)煤層氣見氣時間和氣體流動能力。目前對煤層及圍巖的含水性和可流動水體積認識不夠，可能會導致大規模壓裂改造后極易溝通含水層的風險，進而影響產氣效果。深部煤層中的黏土礦物成分復雜、水巖相互作用機理不明，導致深部(層)煤層氣井壓裂后是否需要“悶井”還是快速返排的生產制度難以確定。

表2 吉深6-7 平01 井水質分析結果Table 2 Analysis results on quality of produced water from JS6-7P01

2.2.4 深部(層)煤層氣三維精細地質模型建立

地質?工程一體化成為非常規油氣實現效益勘探開發的必由之路，其重要手段之一就是構建地質?工程一體化的三維精細地質模型。鄂東緣深部(層)煤層沉積微相變化大，空間上物性差異大，局部區域煤層分叉嚴重，太原組8 號煤層局部可劃分3 套小層，煤層頂底板及夾層的巖性、煤體結構、宏觀煤巖類型、滲透率、地應力等參數的空間非均質性展布規律尚不明確。亟需在深部(層)煤層微構造、含水特征及儲層非均質性展布規律等氣藏精細描述的基礎上，建立深部(層)煤層氣藏全方位三維精細地質模型，構建有利煤儲層的典型發育模式，以支撐甜點優選、水平井鉆井導向和壓裂改造段簇設計等。

2.2.5 深部(層)煤層氣“地質?工程”開發甜點分類評價標準

深部(層)煤儲層具有特低滲、機械強度高的特點，在儲層物性、巖石力學、地應力特征等方面非均質性顯著。吉深6-7 平01 井獲得日產氣量10.1×104m3的突破表明，采用大規模儲層改造、形成大規模縫網是深部(層)煤層氣單井高產的重要條件。但不同地質條件需要不同的工程工藝技術相配套，才能低成本形成適配井網的人工縫網。由于煤層頂底板及夾矸層巖性、儲層脆性特征、應力分布可能對其壓后縫網形態和產能具有決定性影響，因此，需要查明深部(層)煤層氣高產主控因素及作用機理，明確“地質?工程”甜點參數的計算方法，綜合分析深部(層)煤層地質資源類參數(煤層厚度、含氣量、孔隙率、滲透率等)、保存條件(微構造、頂板封蓋條件、含水特征等)、可改造條件(地應力、脆性指數、彈性模量、泊松比等)等諸多地質?工程因素，構建一套適應于深部(層)煤層氣的“地質?工程”開發甜點指標體系和分類評價標準。

2.2.6 深部(層)煤層氣部分開發指標確定

目前尚無針對深部(層)煤層氣井的產能評價計算方法，亟需建立既考慮初期游離氣又兼顧煤層吸附氣的產能評價和現代試井分析模型，以適應深部(層)煤層氣井開發特征。同時，目前深部(層)煤層氣先導試驗水平井部署主要為定井距、定排距方式，對大規模壓裂改造后縫網形態、大規模砂量在煤層中的有效支撐范圍、儲層空間非均質性等精細研究不夠，對大規模壓裂改造相應的井網、井距設計又缺乏依據，由此制約了深部(層)煤層氣井網的大規模部署與高效開發。

2.3 鉆井技術方面

2.3.1 深部(層)煤層鉆井工程風險綜合評價模型

為了降低深部(層)煤層氣開發成本，鄂東緣深部(層)煤層氣水平井采用二開井身結構，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；若上部漏失層發育，則易造成鉆井復雜情況頻發，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時效上升2 倍，亟需開展基于地球物理、測井、錄井基礎上的鉆井工程風險預測模型研究，指導井身結構及軌道優化，避讓或預防風險層，提高鉆速，大幅度降低鉆井周期。

表3 大寧?吉縣區塊深部(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)煤層與圍巖導向地質特征差異性

深部(層)煤層厚度大，縱向上煤巖物性、巖性、含氣性不一，雖然地質上鉆進目標段明確，但由于煤巖與圍巖地質特征區別不明顯，地質導向困難，導致深部(層)煤層氣水平井目標段鉆遇率僅為80%(中淺部(層)煤層氣水平井為95%)，亟需開展深部(層)煤層與圍巖地質導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段導向特征動態判別技術，形成多約束條件下煤巖導向決策系統。

2.3.3 深部(層)煤層氣水平井固井質量

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

2.4 壓裂(儲層改造)技術方面

2.4.1 深部(層)煤巖縫網形成機理認識

實踐表明，通過壓裂(儲層改造)技術形成大規模縫網是深部(層)煤層氣效益開發的有效手段，但目前煤巖大規模縫網形成機理尚不清楚，縫網延伸特征、地質力學模型、大規模縫網還需進一步研究。依據有限地質資料開展的壓裂設計，不能準確預測縫網形態與大小，可能會導致壓裂規模與水平井井距、段長的適配性不匹配，影響深(部)層煤層氣資源效益開發。

2.4.2 壓裂參數定量設計方法

當前主流壓裂數值模擬系統(如：fracproPT、Stimplan、Meyer) 基于彈性壓裂模型，不適用于割理較為發育的彈塑性煤儲層，模擬計算的裂縫規模與實際監測、試氣生產結果差距較大；目前深部(層)煤層氣大規模壓裂工藝是借鑒頁巖氣并完善后獲得，而基于煤層氣精細地質模型和水平井井網的壓裂參數設計方法尚未建立，難以滿足深部(層)煤層氣大規模效益開發。

2.4.3 低成本、高效、環保入井壓裂液體系

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

2.4.4 大規模縫網的碎裂化配套技術

大寧?吉縣區塊深部(層)煤儲層脆性指數高、頂板為灰巖，可借鑒煤礦井下瓦斯抽采的“應力釋放”原理，探索壓裂之后溶蝕頂部灰巖釋放儲層應力，進一步促進煤基質發生碎裂，在大規模縫網中形成更多密切縫，釋放儲層潛力。壓裂規模的擴大受到井筒、設備、成本等因素限制，急需探索形成更大范圍“碎裂式”縫網的配套工藝與方法。

2.5 排采技術方面

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特征與開發規律尚不完全清楚，導致排采管控和生產制度也不確定，表現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，深部(層)煤層氣井排采過程中儲層?井筒?地面的流動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技術

1) 井筒舉升

深部(層)煤層氣井生產初期以游離氣自噴為主，而生產中后期解吸氣需要采用人工舉升，屬于“自噴生產+人工舉升”的特殊生產模式，亟需加強自噴轉人工舉升時機及不同階段排采工藝轉換模式研究，實現地層能量的合理利用。

2) 井筒維護與修復技術

深部(層)煤層經過大規模加砂壓裂，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大多數油氣田，腐蝕性離子和溶解氣體極易造成井下設備及管線腐蝕，成結垢離子。在溫度升高、壓力驟變及與不相容水混溶時易在設備及管道內壁結垢析出，造成井下設備的穿孔及堵塞，導致產氣量下降、能耗增大，造成停產維修。同時，垢下腐蝕加劇設備腐蝕，使檢泵周期縮短，設備故障頻率增加，給現場生產帶來較大影響和經濟損失。為實現深部(層)煤層氣井高效連續長期生產，亟待攻關形成防垢、防腐、防砂、防煤粉和井筒故障快速修復技術，以適合于深部(層)煤層氣井筒維護與修復。

2.6 集輸與數智化技術

2.6.1 集輸過程泡沫管控技術

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集中化學消泡法，整個集輸過程中管網內泡沫隨采氣制度動態變化，集輸效率下降較快，而物理消泡還未被廣泛使用。同時，泡沫助排工藝可使氣井自噴攜液、提高返排率，但在生產過程中隨工況變動，泡沫流體物理化學特性隨之變化，目前沒有對應經驗公式和算法模型；現場采取的化學消泡和物理消泡方法效果不佳，為了減少泡沫液對穩定安全生產的影響，實現深部(層)煤層氣規模開發，需要進一步探索集輸過程中泡沫液的統籌管控技術。

2.6.2 長周期自壓集輸技術

深部(層)煤層氣開發恰逢當前國家“雙碳”目標戰略機遇期，從井筒到地面整個過程，亟需研究基于節能控制原理的井筒及管道中流體壓力及相態變化規律。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，充分利用地層能量完成水平井筒內液體的運移，而在垂直段，應研究最小壓降、最小產氣量與最大產水量的關系，將地層能量傳遞至井口。研究整個集輸管網中支線網絡、干線網絡生產壓降分布隨時間和產量的變化關系，優化生產參數，維持自噴生產、自壓運行。針對單井生產壓力差異性，亟需研究適宜于深部(層)煤層氣開發的壓力交換技術，充分利用高壓階段的氣井壓力，實現低壓低產氣井的增壓。

2.6.3 全息大數據分析與移植技術

基于信息化數智化發展趨勢，亟待探索涵蓋地質、鉆井、壓裂(儲層改造)、排采(舉升)等多專業一體化數據軟件平臺(圖3)和一體化數字孿生技術，通過對勘探開發、地面工程等數據計算與綜合分析，實現與科研機構和現場生產的協同配套，使大量地質、工程數據在煤層氣勘探開發、生產運行過程中及時發揮應有價值，實現地質?工程一體化數據處理及可視化管理，有效解決各專業軟件之間底層數據庫支撐缺乏、數據碎片化和孤島化等難題，解決相關專業軟件商業化程度低、使用率低、工業化應用能力低等難題。

圖3 深部(層)煤層氣勘探開發全息大數據分析與數智化平臺框架Fig.3 Holographic big data analysis and digital intelligence platform for deep CBM exploration and development

3 研究方向與技術對策

針對鄂東緣深部(層)煤層氣勘探開發面臨的理論與技術難題，以實現深部(層)煤層氣傳統鉆井、壓裂(儲層改造)、排采(舉升)、集輸和數智化等主體技術的高效勘探開發為根本目標，提出具體的研究方向與技術對策(圖4)。

圖4 鄂東緣深部(層)煤層氣成藏理論及高效開發技術研究對策技術路線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優選

立足鄂東緣大寧?吉縣區塊，以評價優選勘探有利區為目標，利用地震、測井、數值模擬、實驗分析、現場測試等多種技術手段，通過研究深部(層)煤儲層特征、煤層氣賦存機理、富集成藏規律等，查明深部(層)煤層氣成藏富集主控因素及成藏機理；利用深部(層)煤儲層物性表征、含氣量測試、有利區優選等關鍵技術攻關成果，查明鄂東緣深部(層)煤層氣資源分布，優選出有利勘探目標(圖5)。具體包括如下幾個方面。

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

3.1.1 煤儲層特征

1) 煤巖表征

基于研究區地質背景，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、產狀及其展布規律，查明煤中礦物與煤基質及孔裂隙關系，揭示深部(層)煤層成煤環境。基于巖心煤體結構描述，對比分析測井曲線響應特征，分析煤體結構對應地球物理響應敏感參數，厘定不同煤體結構地球物理響應參數邊界值，建立深部煤儲層煤體結構識別模型，從定性到定量闡釋研究區煤體結構空間發育規律，探討煤體結構發育的控制因素。

2) 物性表征

從宏觀到微觀揭示不同尺度割理?裂隙發育特征，闡釋深部煤儲層分子?微(納)米多尺度孔(裂)隙發育規律。在深部(層)煤層煤巖組合與物質成分、構造與地應力、煤化作用研究基礎上，分析其對深部煤儲層孔(裂)隙特征的影響，揭示孔(裂)隙發育特征的主控因素，建立深部(層)煤儲層孔(裂)隙發育地質模式，研究孔(裂)隙地質?地球物理預測方法，構建基于孔(裂)隙變化的深部(層)煤儲層滲透率預測模型，開展深部(層)煤儲層孔(裂)隙發育程度及滲透率預測。

3.1.2 煤層氣賦存機理及含氣量測試方法

1) 煤層氣賦存機理

在保壓取心基礎上，綜合覆壓核磁、微/納米CT實驗技術和分子模擬，刻畫深部(層)煤層氣基質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驗，揭示氣體吸附規律及其主控因素。在儲集空間精細表征和煤層氣吸附規律研究基礎上，開展深部煤巖核磁共振測試、高壓高溫下甲烷溶解試驗，結合現場保壓取心含氣量測試，建立深部(層)煤層氣吸附氣?游離氣比例預測模型，揭示原位吸附氣、游離氣和水溶氣三相態甲烷賦存比例，明確多態賦存轉化條件與動態規律。

2) 煤層含氣量測試方法

研發深部(層)煤層氣保壓取心含氣量測試工具，包括保壓系統、壓力補償系統、自動測量系統、智能控制系統和數據分析處理系統等，實現深部(層)煤層氣保壓取心含氣量測試。

3.1.3 煤層氣富集成藏規律及成藏模式

綜合應用煤層氣地質學理論及實驗測試、物理模擬等手段，系統研究深部(層)煤層沉積、構造、埋深、水動力等特征及其對煤層發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)煤層氣富集規律。

運用流體包裹體、煤巖熱模擬實驗及盆地數值模擬等方法，系統分析深部(層)煤系構造?沉積?埋藏動態演化過程，分析深部(層)煤層五史(構造史、沉積史、埋藏史、熱演化史、生烴?運移史)演化特征，明確研究區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上，結合煤系五史演化研究，分析沉積、構造、水動力等多因素綜合控制下的深部(層)煤層氣聚集成藏動態過程，劃分成藏演化階段，揭示深部“超飽和”煤層氣藏形成機制與模式。

3.1.4 煤層氣資源評價和勘探有利區優選

基于深部(層)煤層吸附氣、游離氣和水溶氣“多態賦存”特點，結合以往煤層氣資源評價方法，建立深部(層)煤層氣資源評價方法，系統開展鄂東緣深部(層)煤層氣資源評價。根據研究區構造和沉積背景，結合深部(層)煤儲層特征，科學劃分評價單元。以深部(層)煤層氣富集成藏規律為指導，結合儲層物性、含氣性預測，優選評價參數，建立有利區綜合評價指標體系和劃分標準，優選勘探有利區。

3.2 深部(層)煤層氣開發甜點分類評價及技術政策優化研究

目前國內煤層氣資源靜態評價工作相對較為成熟，但開發過程中的動態認識明顯不足，開發地質研究有待持續創新[1]。針對深部(層)煤層氣高產主控因素和開發規律、開發甜點分類評價標準、開發指標確定等方面存在的理論與技術難題，通過精細氣藏描述與開發規律的綜合研究，實現由“地質評價”向“地質?工程一體化”綜合評價推進，進一步揭示深部(層)煤層氣高產主控因素和開發規律，形成深部(層)煤層氣地質?工程甜點分類評價、井網優化及產能評價技術，建立可視化三維精細地質模型，優化開發技術政策，支撐深部(層)煤層氣高效規模開發(圖6)。具體內容如下。

圖6 深部(層)煤層氣開發甜點分類評價及技術政策優化研究技術路線Fig.6 Technical route for evaluation of deep CBM development dessert and research on technical policy of development

3.2.1 煤層氣藏精細描述與三維地質建模

1) 微構造及其地質環境精細刻畫與表征

通過三維地震?鉆井?測井?測試化驗等資料的一體化解釋與評價，精細預測微幅褶皺、小斷層、構造裂隙等微構造特征，構建深部(層)煤儲層微構造的識別和量化表征方法；精細刻畫研究區有效儲層厚度、小層劃分、頂底板、夾層、儲層物性、地應力等空間分布特征，為地質?工程一體化建模提供基礎。

2) 煤層與圍巖含水性及產出水源判識

綜合利用測井、數值模型、物理模擬、特色實驗等多手段，評價煤層及其圍巖的含水性，估算含水體積，對深部(層)煤層氣高產水井的產出水源進行判識(平面上局部點匯聚、還是縱向上溝通圍巖含水層等)；結合現場產氣產水數據及配套實驗結果，分析產出水主離子、地球化學及微量元素動態變化特征等，明確產出水的化學特征和水巖作用，查明產出水的物理?化學性質對產氣控制作用，為排采制度(是否需悶井還是快速返排)、壓裂規模和壓裂液體系設計等提供支撐。

3) 煤層氣藏三維精細地質建模

深部(層)煤層氣地質?工程一體化三維精細建模，涉及地質力學(彈性模量、泊松比等)、孔隙率、滲透率、含氣量等屬性參數。在深部(層)煤儲層非均質性精細描述和刻畫基礎上，建立一套構造(微構造)、屬性、巖相、物性、流體(含氣、含水)及構造裂縫等全要素的三維地質精細模型，精準指導地質甜點優選、水平井地質導向、大規模儲層改造段簇部位優選等。

4) 有利煤儲層發育模式評價

根據深部(層)煤層分布、小層劃分、頂板、底板、夾層特點及其組合方式，構建多參數有利煤儲層評價參數體系，評價深部(層)煤層氣典型有利煤儲層發育模式，為未開發區開發部署提供依據。

3.2.2 高產控制機理與地質?工程開發甜點分類評價

1) 煤層氣高產主控因素及控制機理

利用鉆井分析、三維地震解釋、測井解釋、野外測量及數值模擬等方法，開展諸多地質?工程參數與開發效果的相關性研究，分析地質?工程參數對深部(層)煤層氣開發效果的影響，查明深部(層)煤層氣高產主控因素，明確深部(層)煤層氣高產控氣作用機理。

2) 煤層氣開發甜點分類評價指標體系與評價標準

在查明深部(層)煤層氣高產地質?工程一體化主控因素基礎上，研究高產主控因素定量化表征方法，建立適用于大規模(或超大規模)儲層改造的深部(層)煤層氣開發甜點分類評價指標體系和標準，構建開發甜點的定量評價模型。

3) 煤層氣開發甜點分類與對應工程對策建議

利用構建的地質?工程一體化開發甜點評價指標標準，精細化分類評價開發區，針對不同類型甜點目標區，提出對應的工程技術對策建議。

3.2.3 深部(層)煤層氣生產規律與開發技術政策優化

1) 解吸?滲流機理與氣水產出規律

通過不同尺度特色解吸?滲流實驗，明確深部(層)煤層氣解吸?滲流機理，構建深部(層)煤層氣滲透率動態變化模型；進一步結合深部(層)煤層氣藏動態分析和現代試井分析方法，建立深部(層)煤層氣多場、多相和多介質滲流模型。結合產氣、產水、井底流壓、套壓等生產動態數據，針對深部(層)煤層氣井生產特征，劃分不同生產階段，明確各階段氣、水產出規律。

2) 壓降擴展規律與動態儲量評估

通過深部(層)煤層氣不同類型井壓降范圍的數值模擬，分析煤層氣壓降漏斗形態及壓降擴展規律、動態儲量變化情況，明確儲量動用程度，構建動態儲量評估模型。

3) 基于“極限動用”理念的井網井距優化設計

大規模縫網形成是深部(層)煤層氣井高產的重要條件，針對深部(層)煤層氣不同類型甜點目標區，基于 “極限動用”理念，針對深部(層)煤層非均質特征，研究直井壓裂、水平井均勻(非均勻)分段壓裂及混合井網、立體井網等合理的井型、井網、井距，形成一套針對深部(層)煤儲層大規模(或超大規模)改造相適應的井型、井網、井距優化技術。

4) 考慮“游離+吸附”的產能評價方法與預測

基于深部(層)煤層氣特點的滲流機理和生產規律，建立深部(層)煤層氣產能數值模擬和產能評價方法，合理評價單井產能，預測最終可采儲量EUR(Estimated Ultimate Recovery)，提出不同開發階段關鍵開發指標，評價不同排采制度方式下的最終采收率，從政策上科學制定深部(層)煤層氣合理產能、采氣速度等指標。

3.3 深部(層)煤層氣水平井優快鉆完井工藝技術

理論上開展深部(層)煤層氣鉆井風險主控因素研究，技術上研發鉆井液體系、鉆井工具，研究優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、優快鉆完井技術，為效益建產提供技術支撐。

3.3.1 水平井風險及可鉆性預測模型構建

通過對地層層系的結構特征及力學參數分析，構建全井筒地質分層及巖石力學參數測井解釋模型，分析全井筒鉆井地質及力學參數的空間分布特征。基于實驗結果與全井筒地質分層及巖石力學參數測井解釋模型，建立井筒風險及可鉆性物理模型，掌握深部(層)煤層氣水平井井筒風險及可鉆性分布圖版。

3.3.2 水平井多約束條件下導向與控制技術

研究深部(層)煤層氣甜點及圍巖導向特征，明確水平井精準導向與井眼軌跡導向控制因素，建立井眼軌跡控制廣域靶點控制圖版；以實驗測試與測井數值為基礎，建立當量鉆速、伽馬等主要當量地層工程參數模型，研究水平井超前導向與多約束井眼軌跡設計模型，形成超前導向設計方法和井眼軌跡控制技術。

通過建立深部(層)煤層水平井地質導向特性參數剖面與井身軌跡控制剖面，形成煤層甜點導向鉆進儲層界面跟蹤導向模塊設計方法，創建多因素、多目標優化設計與應用綜合控制決策系統。

3.3.3 水平井高效防漏防塌鉆井液調控技術

通過研究區內易漏地層誘導裂縫、微裂縫有效封堵所需的隨鉆防漏劑粒徑級配及強度要求，建立全井筒自適應隨鉆防漏調控方法，形成井壁穩定調控技術，研發適用于深部(層)煤層的防塌處理劑。

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

通過優選增黏劑、降濾失劑等，構建防漏防塌快脫氣鉆井液體系，評價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理，形成深部(層)煤層全井筒防漏防塌快脫氣鉆井液技術及性能調控方法。

3.3.4 低成本優快鉆井技術

在研究深部(層)煤層氣水平井安全快速鉆井機理的基礎上，針對深部(層)煤層存在密度窗口窄、鉆速快與氣測值高的尖銳矛盾等安全、井控難題，研發深部(層)煤層經濟型井筒壓力監測及控制系統，實現深部(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。優化鉆具組合及機械破巖參數，提高水平井長裸眼段攜巖效率，形成適用于深部(層)煤層的優快鉆進技術體系，實現水平井快速鉆進。

3.3.5 水平井高效密封固井技術

利用相關性方法對比分析各影響因素與固井質量的相關性，確定深部(層)煤層氣水平井固井質量主控因素，開展不同主控因素條件下深部煤層水泥弱膠結實驗，分析深部(層)煤層水泥弱膠結特征、膠結失效特征及影響因素，揭示深部(層)煤層水泥弱膠結影響機理。在此基礎上，開展高效密封固井工作液及固井工藝技術研究。

3.4 深部(層)煤層氣水平井大規模(超大規模)壓裂(儲層改造)關鍵技術

深部(層)煤儲層物性條件差、滲透率低，目前大規模(超大規模)壓裂(儲層改造)技術作業成本仍然很高，有效縫網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。通過開展大規模(超大規模)縫網壓裂(儲層改造)機理研究，明確縫網形成的地質、工程主控因素，建立精細壓裂(儲層改造)地質模型，形成適合深部(層)煤層氣壓裂(儲層改造)仿真模擬軟件，指導縫網壓裂工程設計。優化壓裂液配方及工程參數，建立適合不同地質條件的壓裂(儲層改造)技術體系(圖7)。具體包括以下幾個方面。

圖7 深部(層)煤層氣水平井大規模壓裂(儲層改造)關鍵技術研究技術路線Fig.7 Technical route for research on key technology of scaled fracturing (reservoir stimulation) of deep CBM horizontal wells

3.4.1 水力壓裂縫網延伸機理

利用壓裂(儲層改造)相關物性參數、巖石力學參數室內實驗，獲取關鍵地質參數；通過縫網壓裂物理模擬實驗，模擬縫網起裂與擴展，定性觀測縫網剖面，刻畫縫網形態、幾何尺寸及方位，為縫網擴展機理研究和理論數值模擬提供重要依據。利用綜合物理模擬實驗及微地震監測數據，采用灰色關聯度分析法確定地質工程參數與微地震覆蓋體積之間的關系，明確縫網形成主控因素，揭示縫網形成與擴展機理。

3.4.2 壓裂(儲層改造)縫網仿真技術

研發深部(層)煤層氣壓裂縫網數值模擬軟件，根據壓裂(儲層改造)縫網機理認識，構建深部(層)煤層氣壓裂(儲層改造)縫網模型。通過數值模擬的裂縫規模及支撐情況，開展產量預測研究；根據入井材料成本、施工成本、氣價、EUR(百米段長)，開展經濟評價；根據預測產量和經濟評價優化壓裂(儲層改造)施工參數，實現價值最大化。

3.4.3 壓裂(儲層改造)工藝優化技術

入井材料優化。針對高礦化度采出水在流動過程中降溫易結鹽垢、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”復合壓裂液研究。同時，開展易加砂、主縫高導流、次縫能導流的支撐劑粒徑組合優化研究，形成免配液、低成本、耐鹽、可阻垢、可重復利用一體化的壓裂液體系。

壓裂(儲層改造)技術優化。通過數模和監測摸清縫網延伸特征，圍繞段簇及與之匹配的壓裂參數，開展不同條件的段簇優化研究。同時，開展縫網壓裂(儲層改造)實時監測與后評估技術研究。

3.4.4 應力釋放機理及配套工藝

1) 應力釋放增產機理及動態演化特征

建立深部(層)煤層氣頂板應力釋放滲流評價機制，掌握深部煤層氣頂板應力釋放機理。通過動態演化特征分析，結合應力釋放物理模擬和機理認識，構建應力釋放增產數值模擬系統，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力場、滲流場及損傷特征，確定洞穴特征與誘壓波及范圍間的匹配關系，建立復合增產工藝的工程參數與縫網匹配計算方法。

2) 復合增產工藝技術及評價方法

研究應力釋放協同體積壓裂、水力振蕩、蒸汽注入等工藝，開展物理模擬實驗和相似評價，探索經濟有效的應力釋放復合型縫網增產技術，建立系統的工藝評價及參數優化技術方法，降低壓裂能耗和環保壓力，為實現高效增產體積縫網提供技術及工藝儲備。

3.5 深部(層)煤層氣排采(舉升)關鍵技術

與中淺部(層)相比，深部(層)煤層氣產氣規律、排采方式有許多特殊性，表現為：產液量低，氣液比高、泵效低，能耗高，氣鎖現象嚴重，地層礦化度高，結垢卡泵現象突出等，這些特點直接影響到深部(層)煤層氣連續排采，進而影響產氣效果，開展相關排采與舉升技術研究至關重要。具體包括如下幾個方面。

3.5.1 煤層氣全過程流動機理與排采動態仿真技術

1) 煤層滲透率變化及煤層氣流動機理

通過深部(層)煤層壓后裂縫、微裂隙、基質孔隙三維掃描成像研究，結合不同尺度下的流動性測試結果分析，明確深部(層)煤層不同排采階段氣水流動通道與滲透率場變化特征。研究裂隙、裂縫、井筒不同尺度空間中氣水流動特征，構建深部(層)煤層壓裂后儲層?井筒耦合流動模型，揭示煤層氣井解吸、溶解擴散、滲流、管流等全過程流動規律。

2) 排采動態仿真及排采控制方法

基于煤層壓后氣水全過程流動模型，開展深部(層)煤層壓裂井生產特征與氣水兩相流動規律研究，研發深部(層)煤層壓裂井排采滲流仿真軟件。形成壓降范圍內主力產氣區域診斷方法和深部(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

基于煤層氣井生產狀況和生產特征進行排采階段劃分，結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條件，形成氣井全生命周期排采(舉升)工藝的接替和轉換界限。研發形成緩蝕?起泡?阻垢一體化復合工作液，降低高礦化度產出液對排采的影響。同時，研究不同時期支撐劑回流的臨界流速計算模型及不同生產參數對井筒內積砂的影響，明確井筒積砂規律；研發低密度、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，形成井筒積砂有效處理工藝，維護氣井正常生產。

3.6 深部(層)煤層氣集輸及數智化關鍵技術

與中淺部(層)相比，深部(層)煤層氣集輸的壓力等級設置、集輸特性及地層能量等方面具有顯著差異，同時，也需開展基于勘探開發全過程數智化技術的針對性研究。

3.6.1 采氣和集輸泡沫流體力學理論及仿真計算

通過開展泡沫穩定性靜、動態評價實驗研究，確定泡沫穩定性的相關因素及變化規律，建立流動壓降模型；建立泡沫物性模型及流體數字模型算法，模擬仿真井筒和管道中的流動模型，分析通道運行狀態。另外，通過消泡試驗研究，明確管道泡沫液容量與輸氣效率之間的關系，制定井場和站場內最佳、最簡消泡工藝技術與裝置。

3.6.2 井場壓力交換技術與裝置試驗

利用引射壓力能交換原理，結合深部(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動力消耗的影響規律；開展壓力交換集輸技術工藝、壓力交換技術流動特性和性能、核心裝置結構與適應性研究；開展壓力交換裝置設計加工及試驗研究。

3.6.3 基于勘探開發全過程信息的大數據分析與移植技術

研究深部(層)煤層氣地質工程數據中臺搭建、跨專業項目數據模型與集成要求的標準化、各課題靜態成果跨平臺集成與移植、孿生模型的可視化、數據驅動下的模型快速更新等技術，同時，開展基于大數據、機器學習等智能技術研究。

4 結論

a.在“十三五”國家科技重大專項項目創新成果的帶動下，鄂東緣大寧?吉縣區塊深部(層)煤層氣勘探獲得了重大突破，使人們對煤層氣傳統地質認識和勘探理念發生了根本性的轉變，顛覆了對深部(層)煤層氣開發“深度禁區”的認識，由此可使全國埋深小于2 000 m 現有30.05×1012m3煤層氣資源量(埋深大于2 000 m 一直未開展評價)大幅度增長，可使深部(層)煤層氣一躍成為保障國家油氣安全、實現碳達峰碳中和目標的重要接替資源之一，極大地堅定了深部(層)煤層氣規模效益開發的信心，煤層氣勘探開發和產業發展將由此進入到一個新階段。

b.基于鄂東緣大寧?吉縣區塊深部(層)煤層氣勘探開發和試采現狀梳理認為，深部(層)煤層氣與中淺部(層)相比，在成因機制、富集規律、賦存狀態及開發規律等有很大差異，面臨許多需要深入研究的理論難題。包括：成藏機理和賦存狀態，高產主控因素，開發動態變化規律，壓裂(儲層改造)過程中煤巖縫網形成機理，壓后孔滲特征變化與氣液流動規律等。

c.由于地質上的差異性，使得現有中淺部(層)適應性工程技術不能完全照搬到用于深部(層)煤層氣開發。針對地面傳統鉆井、壓裂(儲層改造)、排采(舉升)、集輸和數智化等為主體技術的開發方式，鄂東緣深部(層)煤層氣勘探開發亟需開展諸多適應性技術攻關。包括：地質?工程開發甜點分類評價標準，關鍵開發指標確定，低成本優快高效鉆完井，水平井水泥環高效密封控制，低成本、高效、環保壓裂材料，特殊工況排采制度及井筒舉升控制，高效節能與集輸，大數據及數智化等。

d.針對鄂東緣深部(層)煤層氣勘探開發存在難題，提出相應的理論研究方向與技術攻關對策，包括：研究深部(層)煤層氣成藏機理與賦存規律，建立地質?工程開發甜點分類評價方法與標準，優選地質?工程一體化的勘探開發有利區和甜點，創新和集成鉆井、壓裂(儲層改造)、排采(舉升)、集輸及數智化等先進性、適應性技術，開展技術政策優化研究，形成實現高效開發的理論、技術和配套系統平臺，為鄂東緣深部(層)煤層氣規模高效開發提供技術支撐。

e.本次研究僅限于鄂東緣深部(層)煤層氣以地面鉆井、壓裂(儲層改造)、排采(舉升)、集輸及數智化等傳統開發方式的勘探開發理論及工程技術范疇，為鄂東緣深部(層)煤層氣資源的效益動用探索一些有效途徑，未涉及到與新興交叉性、系統性學科相關的理論與技術發展方向，包括煤炭地下氣化(UCG)，CO2捕集、利用和封存(CCUS)，以及其他生物、物理和化學開發技術(包括微生物、熱采、微波、激光、注入N2、CO2驅替)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，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！