从“煤海”到“油海”的背后

陕北富油煤地下原位热解先导性试验项目现场（资料照片）。受访者供图

记者 李欣泽

能源绿色低碳发展是实现“双碳”目标的关键。当前，煤炭作为我国主要能源，发挥着能源安全兜底保障作用。煤炭产量居全国第三的陕西如何实现煤炭的绿色低碳高效开发？自然资源部新型能源勘查开发创新团队研发的“富油煤原位热解采油”给出了一个答案。

“2023年10月，我们在位于神木市大保当镇的首个富油煤地下原位热解示范工程成功提取全球第一桶地下原位热解煤焦油，实现煤田采油从‘0’到‘1’的突破，为我国高碳能源‘取氢留碳’写下浓墨重彩的一笔。”该团队首席专家马丽说。据悉，该团队依托陕西省煤田地质集团有限公司（自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室）组建，共有核心成员15人。

“取氢留碳”是将焦油产率为7%到12%的富油煤中的焦油、煤气等轻质组分通过中低温热解方式提取出来，生成国家紧缺的油、气资源，同时将碳留在地下原位，最大限度减少二氧化碳排放。

“据估计，陕北每年开采的煤炭资源中蕴含5000余万吨焦油，若将其完全提取出来则相当于再造一个大庆油田。”马丽说。

“煤海”怎样才能变“油海”？这始终是该团队攻关的目标。

2019年，马丽带领团队率先开展陕西省富油煤开发潜力评价，完成6000余组数据采集分析，厘清了富油煤的成因机理，提出了基于测井资料的富油煤预测方法，研究了陕西省五大煤田富油煤资源分布规律，并于当年取得找矿突破——陕西富油煤资源1500亿吨，潜在焦油资源145亿吨。

有了资源基础，实现煤田采油更需要技术攻关。“由于该项目在全国甚至世界范围内都没有经验可取，技术思路、工艺设计都是我们自主设计，关键设备装置都是自主研制的。”陕西省煤田地质集团有限公司原总工程师段中会说。

据了解，该团队揭示了煤的油气属性，首次提出煤基油气资源概念；率先提出并实施富油煤地下原位热解采油先导性试验工程。同时，该团队还研发了国内首台可500 连续稳定运行1000小时的地下原位转化用高压高温井下电加热器，以及加热器下放器成套装置、钻井内置阻灰装置等。

理论、技术、设备、实践都实现从“0”到“1”的跨越，背后是团队里科技工作者奋斗的身影。

“2020年起，团队成员从山西到吉林，从内蒙古到北京，全面调研国内资源原位开发技术现状，制定了富油煤地下原位热解采油技术路线，选择陕北大保当镇作为先导性试验基地。”马丽说。2021年9月，陕北富油煤地下原位热解先导性试验项目开工建设。

3月14日，在陕北富油煤地下原位热解先导性试验项目的中控室内，项目负责人杨甫通过布设全场的温度表、压力表、流量计等设备显示的数据，随时调整工况，解决现场出现的各种问题。

杨甫介绍：“项目总体建设划分为构建富油煤地下原位热解炉、地面工程建设、采油工程—测试产能3个阶段。目前，项目发展规划正在编制中。今年要进一步开展试验，后期要做到工业化示范。项目现场正在做双井加热前的准备工作，预计月底前可以开启双井加热，扩大加热范围，提高出油量。”

“富油煤原位热解采油”只是该团队研究的方向之一。在陕南海相页岩气资源勘探及开发、中深层地热能资源高效勘查取热等研究项目中，该团队也取得多项成果。近5年，该团队承担国家、省部级及横向科研项目42项。

“今后，团队将持续拓展研究深度，围绕技术安全性、可靠性和经济性等加大技术攻关力度，积极推进技术产业化进程，保障国家能源安全，助力绿色低碳发展。”马丽说。