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

但在“阜康大傾角厚煤層煤層氣開發關鍵技術研發與應用”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，無一井獲得商業產量，嚴重打擊了新疆煤層氣商業開發的信心，滯緩了國家煤層氣產業西部轉移的戰略進程。

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

一萬年太久，隻爭朝夕。為治理新疆煤礦瓦斯災害和成功開發煤層氣，新疆自治區果斷決策，設立科技重大專項，通過科技創新解決這一久攻不破的技術難題。項目以地質構造和儲層特征具有典型代表的阜康礦區為先導試驗區，研發大傾角厚煤層的煤層氣高產開發地質理論和關鍵技術，以期獲得產量和技術的重大突破，為新疆煤層氣開發和瓦斯治理的雙重需求提供技術支撐，意義重大而深遠。

苟日新，日日新，又日新。2012—2017年的6年間，該項目在阜康復雜構造區塊發現並優選出煤層氣開發甜點高產區段﹔在國際上第一次揭示了大傾角厚煤層水力壓裂裂縫擴展機理和規律，在阜康礦區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史上的單井最高產量，兩次刷新了全國煤層氣開發歷史的直井日產紀錄……

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

由於貢獻突出，日前，“阜康大傾角厚煤層煤層氣開發關鍵技術研發與應用”榮獲2017年度中國煤炭工業協會科技進步獎一等獎。

瓦斯災害頻發 地質構造復雜

新疆煤層氣開發現實殘酷信心嚴重受挫

新疆阜康礦區是高瓦斯礦區，歷史上發生多次瓦斯災害。

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

2014年7月7日，阜康礦區東部豫新煤業發生瓦斯爆炸事故，造成17人喪生。

阜康礦區乃至新疆地區的煤礦瓦斯治理形勢嚴峻，任務艱巨。

與此同時，作為一種優質高效清潔能源，煤層氣的大規模開發利用前景誘人。新疆煤層氣就是一個待開採的巨大的能源寶藏。據預測，新疆2000m 以淺的煤層氣資源量為9.51萬億m3; ，佔全國總量的26%，開發前景看好。

而且，新疆煤層氣具有煤層厚度大、層數多、煤階低、氣含量較低、滲透率高、資源豐度大等優勢。

但同時，2000m以淺的煤層氣資源主要賦存於盆地邊緣，具有逆沖斷層發育，褶皺緊閉、地層傾角大、地應力大和地質構造復雜等構造特征，又加上煤層火燒嚴重，氣含量變化大，這成為迄今為止世界上煤層氣開發地質條件最為復雜的區塊，大幅度增加了煤層氣選區評價理論和工程開發技術的難度。

鑒於新疆的煤層氣資源優勢，自2000年至2013年，在新疆多個盆地進行了資源評價和開發先導試驗，但無一井獲得商業產量，且快速衰竭停產。

這嚴重影響了新疆煤層氣開發的國家信心。“十一五”和“十二五”是我國煤層氣產業發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，嚴重滯緩了我國西部煤層氣開發戰略的發展進程。

地面煤層氣的成功開發可以為社會提供潔淨能源，同時是煤礦瓦斯綜合治理的根本性技術措施。有效的地面抽採，完全可以實現高瓦斯煤層的低瓦斯安全開採。所以，研究地面煤層氣高效抽採技術，一舉多得，十分必要和迫切。

希望被寄托在了阜康礦區——該礦區位於准噶爾盆地南緣和博格達峰復背斜北麓的阜康逆沖斷裂帶上，賦存侏羅系煤層，其儲層特征和地質構造特征在新疆具有典型代表性。所以，發現阜康礦區煤層氣開發的甜點高產區，研究其大傾角厚煤層煤層氣高產開發的關鍵工程技術，是阜康礦區煤礦瓦斯治理的重大需求，是我國西部煤層氣開發的國家戰略需求，對新疆煤層氣產業化發展具有重要的引領和示范作用。

攻堅克難 砥礪前行

阜康礦區拉開重新開發新疆煤層氣序幕

事情的轉機終於到來了。

2013年，新疆自治區設立科技重大專項，以期獲得煤層氣的產量重大突破和技術突破，重新拉開新疆煤層氣開發的序幕。

由河南理工大學、新疆科林思德新能源有限責任公司、中國石油大學（北京）三家單位組成產、學、研聯合課題組，在郜琳董事長的全力支持下，曹運興、高德利、楊雪鬆、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的自治區科技重大專項 “阜康大傾角厚煤層煤層氣開發關鍵技術研發與應用”項目，成為新疆煤層氣勘探開發史上的重大轉折。

記者了解到，該項目負責人曹運興，是河南理工大學特聘教授、河南理工大學煤層氣/瓦斯地質工程研究中心主任、河南省非常規能源地質與開發國際聯合實驗室主任。長期從事煤礦瓦斯地質和瓦斯（煤層氣）開發的理論研究、技術開發與應用，主要研究領域包括瓦斯突出的地質構造控制機理和預測評價，瓦斯賦存規律和控制性地質條件，煤層氣開發地質學理論和方法，復雜礦區煤層氣開發儲層條件評價和增產技術，低滲煤層氣相壓裂瓦斯高效抽採和防突技術研究和應用等。

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

就這樣，這支地質工程一體化的研究團隊，以在阜康逆沖斷帶復雜構造區發現煤層氣開發甜點高產區為目標，以大傾角、厚煤層水力壓裂裂縫擴展機理和發育規律研究為理論支撐，以大傾角、厚煤層煤層氣高產開發水平井和定向井水力壓裂等集成技術研究為主要內容，6年間攻堅克難、砥礪前行，取得了多個裡程碑式的成果。

寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來。該項目負責人曹運興介紹，研究團隊以礦區為實驗室，長期堅持井下地質和地面地質調查相結合、理論研究和技術研發相結合的研究方法，堅持地質-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具有歷史傳統的瓦斯地質學的基本理論和方法為基礎，對阜康礦區幾乎所有煤礦進行了井下地質調查，結合區域地質構造演化歷史和現代構造以及地應力場特征，在這一復雜逆沖斷帶上發現並優選出了煤層氣開發甜點高產區﹔在國際上第一次建立了大傾角厚煤層水力壓裂裂縫擴展的數學物理本構方程，並通過理論計算和數字仿真，揭示了大傾角厚煤層水力壓裂裂縫發生和擴展方向隨地層傾角增加而偏離最大主應力方向的力學機理和規律。

研究揭示了大傾角厚煤層走向水平井的鑽井技術優勢和高產潛力優勢，在這一理論指導下完成的阜康礦區 （也是新疆） 第一口煤層氣水平井，日產量達到了35000m3/d ，預測高峰日產量將達到60000m3/d ，刷新了新疆煤層氣開發歷史上單井最高產量，是新疆煤層氣開發歷史的裡程碑工程。

研究發現了阜康復雜構造礦區定向井優質活性水壓裂技術的長期高產穩產潛力特征，完成的第一口井實現了單井日產17125m3/d 的高產，第二口井單井產量27896m3/d, 相繼兩次刷新了新疆煤層氣開發歷史產量紀錄，也是迄今為止全國單口直井的最高日產量紀錄。

中國科技創新 為世界作出貢獻

阜康煤層氣開發關鍵技術突破具有重要意義

曹運興帶領的團隊不僅講述了中國的創新故事，也為世界復雜地質條件區塊的煤層氣開發提供了先例。他們的科技創新故事，是瓦斯地質理論和方法在復雜構造條件下評價和發現煤層氣高產甜點區段的又一次成功實踐，是煤層氣開發地質與工程密切結合的產物，是產、學、研多學科群體創新的典型。在項目研究和工程實施期間，河南理工大學的崔洪慶教授、張玉貴教授和魏思民教授參與了前期地質調查和選區評價，中國礦業大學副校長秦勇教授和付雪海教授在百忙中進行了全程跟蹤指導，中科院院士、中國石油大學高德利教授全程指導了復雜地質條件下復雜結構開發井的理論設計和安全實施。

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），受落基山構造影響，盆地西部褶皺-斷裂發育，構造復雜，煤系變形嚴重，與新疆阜康礦區煤儲層地質條件相近。

盡管在本世紀初期有多家公司在這一復雜構造帶的穩定區段進行了多輪煤層氣開發試驗，但沒有成功開發案例和形成工業氣田。

受天山構造帶影響，阜康礦區逆沖斷帶上的侏羅系煤層傾角大、構造條件復雜，國內外沒有類似地質條件下煤層氣成功開發的先例。

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育規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鑽井和高產的雙重技術優勢﹔復雜地質構造條件下煤層氣高產區評價理論和方法及其高產開發成果，在國際上具有重要影響和先導示范作用，必將為新疆帶來極大的社會經濟和安全效益。

“阜康礦區位於准噶爾盆地南緣逆沖斷帶上，這一構造樣式的煤層氣儲層在新疆具有典型代表性，例如在准噶爾和塔裡木等大型盆地的邊緣，在天山構造帶內的小型盆地的邊緣。本項目的研究方法和成果對於上述類似地質條件下的煤層氣選區評價和工程開發具有重要的引領、示范和借鑒作用。”曹運興說。阜康礦區煤層氣成功的先導試驗，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的序幕，更為國家十三五煤層氣重大科技專項部分任務在新疆落地奠定了基礎。

可以預計，該項目的示范礦區和應用礦區，在未來的煤礦開採生產過程中，瓦斯事故將會大幅度減少，科技創新與進步將真正成為礦工生命安全的“守護天使”！

雄關漫道真如鐵，而今邁步從頭越。新疆煤層氣開發曙光依稀，燎原在望。但這裡煤儲層地質條件復雜，距離規模化煤層氣產業發展仍然任重道遠，充滿各種技術挑戰，隻有持續攻堅克難，科技創新，才能達到勝利的彼岸。（記者 馬愛平）

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