中国煤层气聚集区带划分

１９９５ ～１９９８ 年间,中国煤田地质总局进行了新的全国煤层气资源评价工作。结合该次研究评价结果,综合考虑构造、聚煤期、煤层含气性及地域分布等四方面因素,将中国煤层气聚集区带划分为聚气区、聚气带、目标区三级,共包括５ 个聚气区、３０ 个聚气带和１１５ 个目标区;同时,采用评价面积和资源丰度两个指标,对聚气带和目标区的类型进行了研究,将聚气带划分为３ 类８ 型,目标区归纳为３ 类９ 型。研究表明：中国煤层气的有利聚气带和目标区主要分布在华北聚气区和华南聚气区;华北聚气区以大、中型含气目标区为主,富气目标区的数量也较多;东北聚气区以中—小型含气和富气目标区为主,有大型含气区分布;西北聚气区全由小型目标区构成,但富气目标区相对较多;华南聚气区内目标区类型构成较为均衡,主要为中—小型目标区,低气目标区数量极多,大型目标区全部位于其西部的川南—黔北和滇东—黔西聚气带,而大型富气区仅在滇东—黔西聚气带有所分布。     

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在全国煤层气资源评价中,将煤层气资源划分为探明储量、控制储量、预测储量和远景资源量。全国共获得可采煤层中风化带以下煤层甲烷含量大于或等于４ ｍ ３ ／ｔ 、埋深２ ０００ ｍ 以浅的煤层气资源量为１４ ．３３６ ９４４×１０１ ２ ｍ ３ ：其中预测储量９ ６７５ ．１０ ×１０８ ｍ ３ , 远景资源量１３ ．３６９ ４３４ ×１０１ ２ ｍ ３ 。全国有３５ 个目标区的资源丰度大于１ ．５ ×１０８ ｍ ３／ｋ ｍ ２ ,有４９ 个目标区的资源丰度介于（０ ．５ ～１ ．５） ×１０８ ｍ ３ ／ｋｍ ２ 之间,有３１ 个目标区的资源丰度小于０ ．５ ×１０８ ｍ ３／ｋ ｍ ２ 。埋深小于１ ５００ ｍ 的煤层气资源量９ ．２５６ ０７８ ×１０８ ｍ ３ ,埋深１ ５００ ～２ ０００ ｍ 的煤层气资源量５ ．０８０ ８６６ ×１０８ ｍ ３ 。全国有煤层气资源量大于１ ０００ ×１０８ ｍ ３ 的大型目标区２８ 个,煤层气资源量介于（２００ ～１ ０００）×１０８ ｍ ３ 之间的中型目标区２８ 个,煤层气资源量小于２００ ×１０８ ｍ ３ 的小型目标区５９ 个。     

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煤层气富集单元划分是探索煤层气成藏规律、进行煤层气资源和选区评价、制定科学的煤层气勘探程序、提高煤层气勘探成功率的基础。中国煤层气的形成条件与分布环境十分复杂，因此富集单元研究对中国煤层气的勘探评价尤为重要。据煤层气的特殊性和复杂性，结合我国煤层气的分布情况，建立了我国煤层气富集单元划分系列，将煤层气富集单元划分为含气区、含气盆地、富气区、富气带和煤层气藏（田）五级。     

中国煤层气采收潜力的研究

常规煤层气生产量的获取不仅对国家经济可持续发展及能源安全具有重要作用，而且也是ＣＯ_２注入煤层提高煤层气采收率和ＣＯ_２埋藏量估算的关键。根据中国煤层气资源丰度、甲烷含气量、煤层渗透率、地层压力和勘探程度因素等，分析得到了中国不同煤层气聚气带生产的校正因子；根据甲烷含量大于4 m³/t的1500 m以浅煤层气资源量和资源特点，在煤层气平均采收率为30%的基础上，采用对平均采收率校正的方法，对中国4个聚气区和29个聚气带煤层气采用常规生产技术的采收量进行了计算，并结合中国天然气的产量分析了煤层气的生产期。研究表明，在所评价的29个煤层气聚气带中，采用常规煤层气生产技术可以采收33347×１０^８m³ 煤层气，主要的煤层气生产聚气带为华北区的沁水和华南区的滇东-黔西，分别占可采出煤层气的29.05%和21.80%。按2002年天然气实际生产量和2010年天然气预测产量计算，中国煤层气采用常规煤层生产技术可分别生产103 ａ和40 ａ。     

中国煤层气资源潜力及其勘探方向

煤层气是赋存于煤层中的一种非常规天然气资源,我国煤炭资源丰富,煤层气资源也十分丰富。通过对煤层的吨煤含气量、含气饱和度、含气质量（甲烷浓度）、含气强度（资源丰度）这4项含气性参数的研究,查明了我国华北、华南、西北和东北聚气大区煤层的含气性差异及控制因素;并依据新的评价原则,分三个级别（评价区块、聚气带和聚气大区）对我国煤层气资源量进行了新一轮评价,预测深度浅于2000m的煤层气总资源量为22.5×10     

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华北地区是我国煤层气勘探的重点和热点地区，开展本区煤层气聚集带的评价，对于优选有利目标区，加速该区煤层气的开发利用具有重要意义。在系统收集各方面资料的基础上，文章对华北地区煤层气资源的时空分布特征进行了总结，明确了主要勘探目的层及其含气量的分布规律，并利用模糊综合评价方法，在建立适合于本区地质实际的评价标准的基础上，对14个聚集带进行了评价，优选出最有利的聚集带1个，有利的聚集带3个，并对四个聚集带进行了地质条件、勘探风险的系统分析，为本区下一步煤层气的开发利用提供了依据。研究认为，沁水大型含气带是煤层气开发利用最现实的地区，其次为鄂尔多斯东缘大型富气带、太行山东麓中型富气带、徐淮中型富气带，豫北—鲁西、华北北缘等五个煤层气聚集带由于资源量小，含气丰度低、埋藏深度大及煤变质程度低等多种原因，目前不适宜于进行煤层气勘探。     

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根据中国石油天然气股份有限公司煤层气10年勘探经验教训，借鉴国外成功实例，总结了中国煤层气生气、成因、成藏模式，进行了煤层气勘探目标评价参数分类；提出了不同煤阶区的煤层气勘探新认识；梗概阐述了利用以上理论认识发现沁水煤层气田和大宁含气区的基本地质条件。最后分析了煤层气未来勘探新领域。     

中国煤层气赋存特点与勘探方向

中国煤层气资源十分丰富,特点表现为含煤盆地多、含煤层系多、煤种全、煤层气藏类型多。埋藏深度浅于1000m的资源量达14.27×1012m3,是目前煤层气开发的主要对象。当前国家配套扶持政策基本到位,是我国发展煤层气的重要机遇期。加快煤层气发展,首先要认识其赋存特点,选准富集区,探好目标区。近年来的研究成果表明,中国煤层气主要富集在5类地区:区域含煤区构造高点、直接盖层稳定分布的上斜坡区、凹中隆构造的火山岩活动区、浅层封闭条件好的低煤阶与厚煤层发育区、断裂活动次生割理发育区。目前,我国尚处于煤层气开发的初期,勘探开发前景广阔。通过对不同煤阶具体指标的分析并结合上述5类富集区的特点,提出了Ⅰ类目标区6个、Ⅱ类目标区5个、Ⅲ类目标区7个。其中沁水盆地南部晋城地区、鄂尔多斯盆地东南部吉县—韩城地区、准噶尔盆地东南部昌吉—大井地区是近期3个千亿立方米煤层气储量规模的有利区;Ⅱ类和Ⅲ类目标区将成为中国煤层气中长期发展的重要领域。     

低煤阶煤层气成藏机制与勘探突破——以吐哈—三塘湖盆地为例

吐哈—三塘湖盆地煤层气资源丰富,但低煤阶煤层气成藏机制认识不足制约了该区煤层气的勘探开发。为此,在系统分析煤系地层地质特征的基础上,从沉积环境、构造特征、封盖条件和水文地质条件等方面分析和总结了煤层气富集主控因素和成藏模式,并明确了该区煤系气的有利勘探区带。研究结果表明：(1)古地貌和古环境控制煤岩的发育程度,稳定的正向构造是煤层气富集指向区,顶底板稳定的泥岩封盖条件是煤层气富集的必要条件,地表水补给是晚期生物气生成和富集的关键;(2)该区煤层气成藏可划分为缓坡区多气源补给煤层气富集、山前带复杂断块浅层煤层生物气、深层砂煤共储煤系气富集以及南部残余凹陷深部洼槽区煤层气富集4种模式;(3)条湖凹陷—马朗凹陷北部斜坡带、台北凹陷北部山前带西段浅层是煤层气最有利目标区,淖毛湖凹陷东部、沙尔湖凹陷东洼槽是煤层气较有利目标区,台北凹陷核桃沟—柯柯亚、鄯勒、照壁山—红旗坎、鄯善—温吉桑、疙瘩台构造带以及条湖凹陷中部构造带是煤系气富集有利区。结论认为,低煤阶厚煤层煤层气可以获得高产工业气流,吐哈—三塘湖盆地深部煤层气资源具有良好的勘探开发前景。     

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我国的煤层气资源量约为３５×１０１２ｍ３。近年来，已在２０多个含煤区进行了煤层气勘探，４层气探井数已达７０口，其中煤层气日产逾千立方米的井仅有６口。目前的勘探特点为：①产量低，递减快；③煤层渗透率低，压力低；③煤阶低；④煤层埋藏浅，处于甲烷风化带；⑤煤层薄，顶底板砂岩含水层发育；③有的煤层埋藏太深。拟合于固体勘探和流体勘探之间的煤层气勘探，其最大特点是气源岩与储气层同层，勘探开发的重点是煤层中的吸附气，研究的重点是搞清控制煤层中甲烷的分布、储存能力和气井产能的地质及水文因素。必须突破旧有思路的束缚，从煤层气勘探的选区评价、布井、钻井、完井和增产措施到开采方式、集输和环境保护等方面建立起一整套行之有效的工作程序和勘探方法。勘探重点地区应为华北地区的京津唐含煤区以及山西、陕西和河南的部分含煤区等；其次是华南地区的有利含煤区。     

国内外低煤阶煤层气地质差异性与聚气模式探讨

全球低煤阶煤层气资源丰富,煤层厚度大、含气量偏低、渗透性好、单井产量高,成为煤层气地质评价与产业发展的重点。国外低煤阶煤层气产量已占煤层气总产量的80%,而中国仅为1.8%。通过国内外低煤阶煤层气资源分布、勘探开发进展、地质差异性、成藏共性特点及聚气模式等研究,得出以下结论：中国低煤阶煤层气资源丰富,主要赋存于新疆侏罗系、内蒙古东部白垩系及中国东北地区古近系煤层;在以挤压、碰撞为主的构造演化背景下,中国低煤阶煤层物性显著变差,湿润气候区降雨或干旱气候区山前冰川融水的补给使煤层产生次生生物气,但区域动力变质、岩浆接触热变质所产生的热成因气,使新疆、中国东北地区低煤阶煤层含气量普遍偏高;地质差异性导致中国低煤阶煤层气风化带深、聚气模式多样、产气量偏低;气候条件、构造演化对低煤阶煤层气聚集影响显著,“淡水补给生气”、“圈闭聚气”是国内外低煤阶煤层气成藏且气井高产的共性主控因素,但生气、聚气阶段的差异会形成不同特点的煤层气藏;中国低煤阶煤层气“甜点”区评价应注重一定埋深、高煤层水矿化度、单斜/向斜的承压水滞留区或断块、背斜等圈闭部位。     

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文章提出了新的煤层气资源量分类系统，建立了利用气藏数值模拟技术预测煤层气井最终可采量和利用损失分析法估算可采量这样两种预测煤层气技术可采资源量的方法。在此基础上指出：以煤层气富气区（带）为评价单元，准确地确定关键煤储层参数（煤层埋深、厚度、气含量、储层压力、渗透率）；运用气藏数值模拟技术和损失分析两种方法，分别计算处于不同勘探开发程度的煤层气富气区（带）的技术可采资源量；是现阶段在我国进行煤层气资源可采性定量评价的有效技术途径。     

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经一定程度热演化的烃源岩当构造运动使其再次进入微生物作用带时，微生物能继续利用其有机质产生生物气，称之为后生式生物气。文章通过实验和地质论证证明其存在，并探讨了其地质意义。这一发现扩大了天然气勘探领域。认为在浅层煤层中可开发这种生物型煤层气，甚至可以利用微生物提高浅层煤层气的产量；我国南方碳酸盐岩裸露区和浅深区也可能发现这种生物气。     

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中国东部是我国大陆地壳最薄的地区、是壳内高导层埋藏浅的地区、是大地热流高异常区、是软流圈上涌区、是地球深部物质外泄区。因此，中国东部是生物成因烷烃气发育区、是非生物成因烷烃气发育区、是煤层气发育区、是幔源ＣＯ２ 气发育区、是幔源Ｈｅ 气发育区，也是幔源Ｎ２ ，Ｈ２Ｓ气发育区。二十一世纪将是地球深部物质外泄与多种天然气成藏的世纪，也是多种天然气资源勘探开发的良好时机。     

中国煤层气聚集单元研究现状

煤层气聚集单元划分与成藏规律研究是进行煤层气资源和选区评价、制定科学的煤层气勘探程序、提高煤层气勘探成功率的重要基础。中国煤层气的形成条件与分布环境十分复杂,聚集单元研究对中国煤层气的勘探评价尤为重要,但目前对含气区或煤盆地内部的聚气单元划分研究还很薄弱,因此,对中国煤层气赋存环境及形成规律、中国煤层气聚集单元的形成、划分、评价方法以及中国煤层气藏的类型、成藏模式等进行深入的研究,不仅对中国煤层气的勘探具有重要的实际指导意义,而且对发展和完善煤层气地质理论也具有重要的科学意义。     

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我国煤层气勘探开发历程可以归结为3个发展阶段：矿井瓦斯抽放发展阶段、现代煤层气技术引进阶段和煤层气产业逐渐形成发展阶段。国内煤层气的基础研究起步较晚，但90年代以来进行了大量的研究工作，尤其是国家973煤层气项目研究工作的开展，使煤层气在成因类型划分及其判识、煤层储气机理和储层评价、煤层气吸附和解吸机理、煤层气藏形成的动力场及成藏过程、煤层气资源评价等方面取得了较大的进展。同时，近年来通过研发和引进，煤层气地球物理勘探、煤层气钻井、煤层气完井、煤层气增产技术也得到了很大的提高。深化煤层气成藏、吸附-解吸机理等方面的研究、加强选区评价工作、发展羽状水平井等先进的开采工艺及煤层气采出水的处理工艺是今后煤层气勘探开发的重点。     

甘肃省煤层气资源分布特征及勘探开发建议

甘肃省可采煤层中煤层埋深介于风化带以深、1500 m以浅的煤层气资源量较大,而其为5713.00×10⁸ m³。而其煤层气资源分布具有地区分布不均衡、资源丰度差异性大及资源总体埋藏较深等特点。采用煤层气有利目标区优选评价体系,优选出了资源展布“小而肥”的靖远宝积山区块这一有利目标区,并对甘肃省煤层气勘探开发前景进行了分析,认为可在宝积山目标区开展煤层气小井组排采试验。     

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准噶尔盆地为我国大型含油气盆地之一，面积１３万ｋｍ２，晚古生代以来陆相沉积地层发育齐全，并有多套烃源岩，区域上表现为“三坳五隆”的构造格局。根据盆地坳（凹）陷类型和各类烃源岩热演化程度、气的类型以及各层系不同类型天然气的生成、运移、聚集等基本地质特征，将盆地划分出不同类型的天然气有利聚集区３个、气聚集带９个。这些区、带是：①北天山山前坳陷侏罗系煤型气和煤层气聚集区，包括齐古背斜型气聚集带、腹部斜坡区煤型气聚集带和东部煤层气聚集带；②玛湖凹陷二叠系油型气和煤型气聚集区，包括单料带油型气聚集带、中拐鼻隆煤型气聚集带和坳中隆油型裂解气聚集带；③盆─陆凹陷二叠系油型气聚集区，“包括达巴松凸起油型气聚集带、陆南凸起油型气聚集带和马桥凸起油型裂解气聚集带。这些划分对该区天然气勘探具有一定指导意义。     

中国煤层气资源及勘探策略

指出中国是世界上煤层气资源最丰富的国家之一。初步预测煤层埋深300～1500m范围内煤层气总资源量约25万亿m~3。认为中国煤层气成气条件有五种类型:区域岩浆热变质作用,局部热动力变质作用,深层水交替热变质作用,区域压实变质作用和构造应力变质作用;和煤层气气藏有四大类型:压力封闭型,承压水封堵型,顶板水网络状微渗滤封堵型和构造封闭型。根据煤层气选区评价原则,选出了八大煤层气勘探有利区和26个有利目标区。认为沁水盆地南斜坡晋城地区、鄂尔多斯盆地东斜坡吴堡地区是目前煤层气勘探最有利的目标,石油天然气集团公司在这两个地区都进行了勘探,前景非常可观。还指出,石油公司应加强煤层气的高产富集规律和选区评价研究,摸索出一套适合我国煤层气勘探的评价方法和特殊的工艺技术,尽快建立2～3个试验区,加紧地质研究和现场工艺技术试验,力争尽快拿到中国第一个大型煤层气气田――沁水煤层气气田。     

湘中涟源盆地石炭—二叠系煤层气气源岩特征与资源评价

位于湖南中部的涟源盆地，发育一系列北东—北北东向的短轴向斜，面积近６０００ｋｍ２。盆地内有下石炭统侧水组和上二叠统龙潭组两套煤系，煤层主要分布于向斜中。两套煤系的煤层均为腐殖煤，有机质属Ⅲ型干酪根，具较强的生气能力。煤岩中原生小气孔占９０％以上，也有次生气孔和内生、次生裂隙，这就决定了煤层气的赋存以吸附状态为主，游离状态为辅。煤层气的组分主要为甲烷，含微量重烃气及非烃气。煤层的渗透率总体较低，但通过解放储层开采的措施，可显著提高渗透性以利于煤层气的抽放。根据煤层气资源评价结果，可在盆地内划分出３个高、中富气区，而两煤系煤层气的开发远景区均在靠近盆地南缘龙山东西向隆起带的各含煤向斜西南仰起端及其附近。