煤岩气成为天然气增产新动能

事项： 中石油宣布煤层气公司全年生产煤岩气19.6亿立方米，同比增长90.4%。该公司全年总产量达到41.2亿立方米，同比增长20.96%。 国信化工观点： 1）煤岩气是不同于煤层气的新类型非常规天然气：“十四五”之前我国煤层气勘探开发主要集中在 1200m 以浅煤层。“十四五”以来我国开始进入深层煤层气规模开发新阶段。在深层煤层气开发过程中，发现此类天然气与传统煤层气相比差异较大。1500米以深煤层的渗透率低、孔隙度低，长期被认为是煤层气开发的禁区。随着埋深增加，煤层温度、压力增加，而煤层对煤层气吸附的高温解吸效应超过压力增加对吸附的增强效应，会使其游离气比例随埋深的增加而逐渐增加。当埋深大于此煤层的“临界深度”后，游离甲烷气含量可能逐渐增加到总含气量50%以上。2003年专家将煤岩自身生成或其他气源运移而赋存于煤岩中，游离态和吸附态并存，游离气含量高，通过储层改造可快速产气并能获得工业化开采的烃类气体定义为煤岩气。 2）煤岩气具备多种非常规天然气特点：煤岩气在储层类型上与煤层气相似，在天然气赋存特征上与页岩气相似，在开发方式上与页岩气、致密气相似。相较传统的煤层气，因煤岩储层埋深更深、保存条件更好，埋深超过 2000m 的煤岩气具有“高压力、高温度、高含气、高饱和、高游离”的5高特征。煤岩气地质特征的特殊性，决定了其在开发上与煤层气不同。以吸附态为主的煤层气被范德华力束缚，在地下水的压力封闭作用下，需通过长期规模排水降压，将储层压力降低至吸附气临界解吸压力以下，才可实现有效开发； 而煤岩气游离气占比高，通过人工改善储层连通性，游离气在弹性势能作用下产出，储层压力降低后吸附气解吸形成接替，实现长期有效开发。 3）煤岩气资源量大，开发潜力足，是公司天然气增产新动能：我国 2000m 以浅的煤层气地质资源量约为30.05万亿立方米，其中1500～ 2000m 占31.5%。我国尚未系统开展国家层面 2000m 以深煤岩气资源量评价，但据中国矿业大学研究成果，我国 2000m 以深煤岩气资源量非常丰富，29个主要盆地（群）埋深大于2000m 煤岩气资源量为40.71万亿立方米，远大于我国 2000m 以浅煤层气资源量。大吉煤岩气是中石油煤层气开发重点领域，以 2000m 以深的8#煤层为主力开发层，探明深部煤层气储量区2个，共提交探明储量1121.62亿立方米，目前正加速推进区块内其它4个井区储量评价工作，煤层气资源量有望成倍跃增。 4）我国天然气市场化不断深化，天然气市场空间较为广阔。2023年以来，国内天然气顺价工作提速，天然气市场活力进一步释放。2024年我国天然气表观消费量4261亿立方米，同比增长8%，2025年天然气消费有望继续维持中高速增长。据中石化经济技术研究院预测，我国天然气消费平台为6200亿立方米，中长期维度我国天然气市场空间较为广阔。 投资建议 ：我们维持对公司2024-2026年归母净利润1735/1863/2029亿元的预测， 摊薄EPS分别为0.95/1.02/1.11元，对于当前A股PE为8.49/7.91/7.27x，对于H股PE为5.91/5.51/5.06x，维持“优于大市”评级。 评论： 煤岩气是一种新类型非常规天然气 煤层气开发过程中，科研界及工业界不断向深层探索。“十四五”之前我国煤层气勘探开发主要集中在 1200m 以浅煤层。但是随着水平井多段压裂技术突破，页岩气获得有效开发。工业界将该技术尝试应用于煤岩储层内深层非常规天然气勘探开发。2005—2016年，中国石油新疆油田公司在准噶尔盆地侏罗系煤岩储层（埋深2560～ 2620m ）部署了彩504和彩512等多口直井，压裂测试获日产天然气（0.15～0.73）万立方米，这种深层煤岩储层内的非常规天然气引起重视。2019年，中石油煤层气有限责任公司在鄂尔多斯盆地二叠系8#煤（埋深 2200m ）部署了大吉3-7向2直井，压裂测试获日产气0.6万立方米，并率先启动了大吉区块开发先导试验。“十四五”以来我国开始进入深层煤层气规模开发新阶段。 图1：中国煤层气勘探开发阶段划分与产量增长图 在深层煤层气开发过程中，发现此类天然气与传统煤层气相比差异较大。1500米以深煤层的渗透率低、孔隙度低，长期被认为是煤层气开发的禁区。随着埋深增加，煤层温度、压力增加，而煤层对煤层气吸附的高温解吸效应超过压力增加对吸附的增强效应，会使其游离气比例随埋深的增加而逐渐增加。当埋深大于此煤层的“临界深度”后，游离甲烷气含量可能逐渐增加到总含气量50%以上。中国深部煤层气的“临界深度”为" 1500-1700m ，一般压力较高、含气量也高（ 15-30m3 ／t），游离甲烷气含量大于 7-15m3 ／t，使其能适用于现有非常规天然气开发理论与技术，用水平井压裂或水平井体积压裂等方法有效开采。2020—2023年，中国石油新疆油田公司在准噶尔盆地部署的彩探1H井，长庆油田公司、冀东油田公司和辽河油田公司等分别在鄂尔多斯盆地部署的纳林1H、佳南1H和米172H等井，水平井压裂测试获日产气（5～10）万立方米；中联煤层气有限责任公司在鄂尔多斯盆地临兴区块部署的LX-62-CH1井，水平井压裂测试获日产气6万立方米；中国石化华东油气分公司在四川盆地渝东南地区部署阳1和阳2等直井，压裂获日产气（0.6～1.2）万立方米，华北油气分公司在鄂尔多斯盆地大牛地气田部署阳煤1HF水平井，压裂测试获日产气10.4万立方米。 图2：深部煤层气的游离气与吸附气平衡比例 2023年该类非常规天然气被命名为煤岩气。该类天然气具有游离气占比高、存在微距运移、生产初期以游离气为主、吸附气接替等特征。2023年4月22日，中国石油召开“深层煤岩气勘探开发技术研讨会”，通过广泛研讨初步达成了将这种新类型非常规天然气称为煤岩气的共识。2023年5月23日，在《鄂东大吉区块深层煤层气国家级开发示范区建设方案》评估中，专家组“建议深层煤层气也称深地煤岩气或深层煤层致密气”。目前煤岩气的学术定义为：煤岩自身生成或其他气源运移而赋存于煤岩中，游离态和吸附态并存，游离气含量高，通过储层改造可快速产气并能获得工业化开采的烃类气体。中国石油天然气股份有限公司（简称中国石油）制定了首部中长期业务发展规划及“十四五”后三年实施方案。截至2023 年底，中国针对煤岩储层内新类型非常规天然气已钻井70口以上，探明地质储量3246万亿立方米，2023年产量12万亿立方米。 煤岩气具备多种非常规天然气特点 煤岩气在储层类型上与煤层气相似，在天然气赋存特征上与页岩气相似，在开发方式上与页岩气、致密气相似。具体来看煤岩气有以下三个内涵：（1）游离气含量丰富，赋存状态与页岩气相似。在较大埋深，煤岩有机质生气量足以满足基质吸附或微观孔隙储存，部分气体以游离态形式保存在煤岩宏观孔缝中。鄂尔多斯、四川和准噶尔等盆地煤岩实测游离气占比20%～50%。（2）游离气微距运移聚集，类似常规气。煤岩储层的宏观孔缝发育，是良好的油气运移通道与储集空间。在重力与浮力的作用下，游离气与可动水形成分异，游离气在大孔中通过微距运移聚集，符合达西定律。煤岩储层宏观孔缝以游离气为主，如鄂尔多斯盆地东缘煤岩储层实测含气饱和度60%～90%，部分储层基本无可动水。（3）顶底板控制煤岩气富集。游离气聚集受保存条件影响，随着埋深增加地应力作用增强，储层的保存条件变好，煤岩气聚集条件更有利。 鄂尔多斯盆地东缘埋深超过 2000m 煤岩气发育“煤岩-灰岩、煤岩-泥岩、煤岩-砂岩”3种聚散组合，前两种保存条件好；四川盆地埋深超过 2000m 的煤岩储层压力系数1.1～1.5，顶底板封闭条件好。 表1：不同类型非常规天然气特征对比 煤岩气具有可依靠地层自然能量开采及长周期产气的的优点。相较传统的煤层气，因煤岩储层埋深更深、保存条件更好，埋深超过 2000m 的煤岩气具有“高压力、高温度、高含气、高饱和、高游离”的5高特征。 煤岩气地质特征的特殊性，决定了其在开发上与煤层气不同。煤岩气和煤层气赋存与聚集差异性决定了开发机理不同。以吸附态为主的煤层气被范德华力束缚，在地下水的压力封闭作用下，需通过长期规模排水降压，将储层压力降低至吸附气临界解吸压力以下，才可实现有效开发；而煤岩气游离气占比高，通过人工改善储层连通性，游离气在弹性势能作用下产出，储层压力降低后吸附气解吸形成接替，实现长期有效开发；不同煤阶煤岩储层的生烃量、孔缝结构、渗透率和力学性质等特征不同决定其开发方式不同。针对鄂尔多斯盆地东缘高煤阶煤岩煤体结构好、脆性指数高、顶底板遮挡性强，逐步探索形成了“超大排量+超大液量+超高砂量+快速返排”的“三超一快”水平井多段压裂工艺模式，有效改善了储层的连通性，最大程度控制储量规模，气井依靠地层能量衰竭开采；通常情况下，煤层气井需先排水1～2年才可达产，达产后稳产2～5年，直井稳产期产量800～ 1500m3 /d，水平井稳产期产量5000～ 10000m3 /d。煤岩气水平井多段压裂过程中，大量压裂液注入储层，返排初期天然气即可快速产出。目前看，水平井生产的初期套压与累产气量呈现典型的线性关系，煤岩气井达产气峰值后呈“三段式”特征，游离气产出后，吸附气形成接替，游离气与吸附气同产出，推测中后期规模降压，大量吸附气产出，生产周期长。 图3：樊庄区块煤层气典型直井生产曲线 整理 煤岩气资源量大，开发潜力足 非常规气是国产天然气的重要增长级，煤层气增长趋缓条件下煤岩气战略意义更加突出。非常规天然气主要包括致密气、页岩气和煤层气，2023年非常规天然气产量突破960亿立方米。2018-2023年，非常规天然气产量占全国天然气总产量的比例由不足35%提升到约43%，成为国产天然气产量重要增长极。煤层气做为非常规气的重要组成部分，产量增速回落。从月度产量数据看，2024年6月，煤层气产量同比增速最高，为51.49%，随后煤层气产量增速下降，2024年11月及12月，煤层气产量与去年同期几乎持平。在全国天然气需求维持较高增速的背景下，加大国产天然气生产，提高天然气自给率意义重大，开发煤岩气具有十分重要的战略意义。 图5：我国天然气产量及非常规气占比 图6：2023年及2024年逐月煤层气产量及增速 煤岩气资源量超40万亿立方米，远大于现有煤层气资源量。我国 2000m 以浅的煤层气地质资源量约为30.05 m3 ，其中1500～ 2000m 占31.5%。我国尚未系统开展国家层面 2000m 以深煤岩气资源量评价，但据中国矿业大学研究成果，我国 2000m 以深煤岩气资源量非常丰富，29个主要盆地（群）埋深大于 2000m 煤岩气资源量为40.71 ×1012 m3 ，远大于我国 2000m 以浅煤层气资源量。我国大于 2000m 深层煤层气资源量主要集中在准噶尔、鄂尔多斯和吐哈—三塘湖三大盆地，分别占总量的37%、32%和27%。据中国石油勘探开发研究院估计，全国埋深2000～ 3000m 的煤层气资源量约18.47 ×1012 m3 。近两年，我国先后在鄂尔多斯盆地的大宁—吉县区块和神府区块发现了两个千亿立方米级的煤岩气气田，在准噶尔、四川等盆地也取得勘探突破。上述表明我国深层煤层气具有良好的勘探开发前景。 表2：我国不同深度煤层气资源量评价（估算）结果统计表 “十四五”以来，煤岩气地质理论，储层改造技术相关攻关取得了重大突破。一是地质理论认识更加深入。 煤岩气储层中甲烷赋存状态明显有别于经典煤层气吸附理论，由于深层地层温度较高，导致煤层对甲烷的吸附能力降低，一部分气体转变为游离状态。随着煤岩气勘探突破，对煤岩气资源认识也不断深化，如成藏特点由“连续成藏”转变为“差异化富集”，提出“煤层气向斜富集论”，认识到深煤储层中张性裂隙、剪性裂隙、割理广泛发育等，这些新认识为推动煤岩气勘探开发提供了理论指导。二是钻完井工艺快速进化。井型由“十三五”期间以直井、定向井为主正在转向以L形水平井为主；形成了成熟的低成本钻完井