浅议我国西北低煤阶含煤盆地煤层气的勘探对策

通过国内外实例，分析含气量和含气饱和度在煤层气勘探评价中的作用，认为在低煤阶含煤盆地中进行煤层气勘探很有前景。美国的粉河、尤因塔盆地和我国的铁法盆地的煤阶都为低煤阶，含气量也不高，但都获得了商业气流，勘探见到了成效。其主要原因在于它们都具有较高的含气饱和度，加之煤层巨厚和渗透率较高，这些有利因素弥补了其它方面的不利。在我国的煤炭和煤层气资源分布中，西北地区低煤阶煤占了相当的比例，结合实例和分析西北低煤阶盆地的特点后认为：在西北含煤盆地进行煤层气勘探必须重视生物成因气的研究，加强盆地的水动力因素及保存条件的研究。     

内蒙古东部低煤阶含煤盆地群的煤层气勘探前景

在研究具有煤阶低、煤层含气量低、含气饱和度高、煤层厚度大和资源丰度大特点的美国粉河、尤因塔盆地的煤层气成功勘探经验基础上,重新认识了我国内蒙古东部低煤阶含煤盆地群的煤层气资源潜力。指出晚侏罗世-早白垩世是我国内蒙古东部重要的聚煤期,且热演化程度低、煤阶低、含气量普遍不高,但地层厚度大、煤层厚度大,资源丰度高,初步预测煤层气资源量超过2万亿m3。认为在内蒙古东部低煤阶含煤盆地开展煤层气勘探,必须加强保存条件研究,加强高含气饱和度地区预测研究,重视二次生物成因气和加强盆地的水动力因素的研究,才能有所突破。     

煤层气藏类型及富集高产因素

煤层气藏可分为静水压力圈闭煤层气藏、水动力圈闭煤层气藏和复合性煤层气藏３种类型。含煤盆地构造稳定性及水文地质与盆地沉积、构造在时空上的良好配置，是形成高产煤层气茂的重要条件。含煤盆地周缘宽缓的斜带或向斜，是形成高产煤层气藏的有利部位。     

中小型含煤盆地煤层气勘探取得突破的几点认识

中国中小型含煤盆地种类众多,煤层气资源巨大,中国石油天然气股份有限公司对一些盆地的煤层气勘探已经取得了突破。对高、中、低3种煤阶类型的中小型含煤盆地已取得的成果进行了分析总结,提出了不同类型的中小型含煤盆地所特有的煤层气富集成藏理论,分析了沁水盆地高煤阶煤层气田、宁武盆地中煤阶含气区和沙尔湖盆地低煤阶含气区的煤层气地质特点和成藏条件,并对以上理论进行了验证。最后分析了中小型含煤盆地煤层气今后的勘探方向。     

中国海域煤型油气成因理论

对中国海区及邻域14个含煤盆地组成的巨型含煤盆地带的煤型油气进行了系统分析。该巨型含煤盆地带经历了古新世、始新世、早渐新世、晚渐新世和中新世—上新世等5个成煤期,发育了三角洲、扇三角洲和潮坪-潟湖3种成煤环境。巨型含煤盆地带以煤型烃源岩为主,煤系与海相烃源岩具有“二元结构”发育模式。通过对烃源岩、凝析油、天然气样品的实验分析,发现该巨型含煤盆地带煤成烃具有“四阶段”生烃模式,并且煤型烃源岩生气极限R_o（镜质体反射率）可达到4.38 %,极大地拓展了天然气生成范围。该巨型含煤盆地带煤型烃源岩形成了凹陷边缘煤系和凹陷内部陆源海相两种油气成藏模式,在这两种成藏模式控制下,形成了多个大型煤型油气富集区。     

从国外煤成气研究现状试论黑龙江东部含煤盆地的天然气资源前景

国外特别是苏联对煤成气的研究成就突出,煤成气的勘探效果显著。认为含煤盆地中有两套成气岩性(煤层和含分散有机质泥岩),在盆地沉积变质过程中存在两个成气高峰期。在天然气聚集规律方面认为,区域断裂特别是掩冲断裂带有利于天然气的运移和聚集。黑龙江东部含煤盆地含有机质丰富、冲断层发育,地质条件有利于天然气的形成和聚集,是寻找天然气资源的有利地区。     

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中国是世界上煤层气资源较为丰富的国家。长期以来，由于对我国煤层气形成地质条件、煤层气富集区的分布规律及其控制因素缺乏系统的认识，导致煤层气勘探成功率低、效益低。文章通过对我国煤层分布、煤变质规律、煤岩吸附性、煤层孔渗特性、煤层含气性及含煤盆地或含煤区地质构造背景等方面的综合研究，阐述了我国煤层气地质特点的复杂性和特殊性，分析了聚煤区不同基底类型含煤盆地的煤层气勘探潜力，认为我国煤层气富集区主要集中在华北地区，指出我国今后若干年的煤层气勘探重点应是华北若干大型煤层气富集区，并以沁水盆地、鄂尔多斯盆地为煤层气勘探的重中之重。     

中国与煤成气相关的大型、特大型气田分布特征及启示

与煤成气相关的大型、特大型气田是中国天然气储量的主体。中国含煤盆地众多,但是只有少数大、中型含煤盆地具有形成大型、特大型气田的地质条件。含煤岩系沉积后的构造地质环境对形成煤成气藏的影响更为重要。生气高峰期及成藏期越晚,越快、越有利于含煤盆地转化成为含气（油）盆地,越有利于形成大型、特大型煤成气田。以类前陆型、克拉通内坳陷型及陆缘断陷型含煤-含气（油）盆地勘探前景最好。鄂尔多斯盆地,四川盆地中部、西部和东北部,塔里木盆地北部（库车坳陷）,东海盆地西湖凹陷,莺琼盆地,柴达木盆地北部和三湖区,准噶尔盆地北部和南部,松辽盆地深部及南海北部深水区等含煤盆地,仍然是21世纪近、中期中国天然气储、产量保持快速增长的重点地区。     

煤成烃的成因与评价

据荧光显微镜和共聚焦激光显微镜对煤中壳质组、微壳质体的定量观测和煤与煤岩组分的13^C NMR分析测定，以及煤岩显微组分的热演化生烃模拟实验结果，讨论了煤的富氢组分与煤的大分子结构中甲基、α亚甲基，次甲基含量对煤成液态烃和气态烃的控制作用，并提出了针对低演化烟煤阶段煤成气与油的评价指标。由于我国多数含煤盆地是以富含镜质组和惰质组的腐殖煤为主，因此决定了含煤盆地的油气勘探方向主要是煤成天然气。只有少数含煤盆地的含煤岩系中，广泛存在壳质组和微壳质组含量较高的煤分层，才具有煤成油的实际勘探前景，如吐哈盆地等。图3表4参22     

含煤盆地前期煤成油勘探的地质评价指标

研究了我国西北地区侏罗系含煤盆地沉积环境、烃源岩厚度和地球化学指标等特征,并与世界若干著名的煤成油盆地进行对比,根据含煤建造层序地层学特征、含煤岩系及泥岩厚度、生油岩系在地史期间和现今上覆地层厚度等方面的特征,对我国西北地区侏罗系含煤盆地前期煤成油勘探提出了三项地质评价指标:常规地球化学评价指标;盆地沉积厚度、构造演化及烃源岩成熟度指标;盆地生油岩层序地层学指标.     

我国煤系地层含气性的初步研究

一、概论我国是发现煤层中有天然气很早的国家.宋代鲁应龙记载:“嘉禾志:顾亭林庵中,有忠烈公祠,近岁忽地裂数尺,中有风涛声,以物探之,应手火起,至今尚然,嘉禾可能是湖南嘉禾县,是出煤的地方,王嘉阴教授指出它可能是煤里放出的一些天然气.     

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煤层气藏主要出现在晚古生代以来的几个成煤期,分布在大陆板块相对稳定区带的沉积构造盆地。煤层气的勘探开发方式与石油、常规天然气及煤炭虽有相近之处,但各成体系各有其法,煤层气勘探开发技术已经形成以地面垂向钻井开采为特征的现代煤层气勘探开发技术体系。我国煤层气产业刚刚崛起,已经实现了勘探试验的突破,开始进入区域勘探阶段。我国煤层气资源极为丰富,开发前景极为广阔,应当制定二十一世纪煤层气工业的发展目标和规划,合理布局整体部署,制定鼓励煤层气工业发展的政策,加大对煤层气勘探开发的投入,同时还应当积极对外合作,坚持科技进步,坚持依法勘探开发。     

裂陷盆地岩浆活动对煤层气的富集作用——以辽河、阜新盆地为例

中国东部中、新生代裂陷盆地在成盆期或成盆期后大多都发生过不同程度的岩浆活动。以煤、油、气共生的辽河盆地东部凹陷和我国首次在矿井中发现、研究、开发煤层气藏的阜新盆地王营井田为例,系统地阐述了火山活动在古近系沙河街组三段对褐煤、长焰煤和气煤在平面及垂向分布的控制,进而导致各赋煤区气源条件的不同;估算了王营井田在区域深成变质过程释放甲烷气的基础上,接触变质作用所形成的附加甲烷量;指出由于岩浆侵入形成了天然焦和高变质裂隙煤,使煤层物理性质及储集能力发生了大的变化;强调了岩墙等不同产状的岩浆侵入岩体对煤层气的封闭作用。最后得出岩浆活动是中国东部中、新生代裂陷含煤盆地煤层气富集乃至成藏的重要因素之一的结论。     

西北低煤阶盆地生物成因煤层气成藏模拟研究

在美国粉河、澳大利亚苏拉特等低煤阶盆地煤层气勘探取得突破以前,一直认为具有商业价值的煤层气资源主要存在于中煤阶的煤层中,煤阶太低,一般含气量不高,不具有勘探价值。但是近几年来的发现证实,低煤阶盆地煤层厚度大,渗透率高,资源丰度大,含气饱和度高,同样可获得商业性气流,而且从其气体的成因来看,其中有很大一部分是生物成因的煤层气。利用煤层气成藏模拟装置对低煤阶含煤盆地的煤岩样品开展成藏模拟,从实验角度证明了中国西北地区虽然煤层煤阶较低,热成因气较少,但是却存在着具有商业价值的二次生物成因的甲烷气,再加上含煤层系众多,煤层厚度大,资源丰度极高,仍具有巨大的勘探潜力。      

中国大中型气田成藏的主控因素及勘探领域

研究大中型气田成藏的主控因素及勘探领域,对于中国天然气工业的发展有重要意义。中国目前只在西部、中部、东部及近海4个含气区11个盆地有储量大于100×108m3的大中型气田[统计不包括南海南部含气(油)区及台湾省]。结合中国的地质条件,总结了中国大中型气田形成的10条主控因素,其中充足的生气量、较高生气强度的富气凹陷以及大区域良好的封闭保存条件是形成大中型气田诸多地质因素中最为重要的地质因素。据天然气资源的探明程度,今后相当一段时间仍应以四川、鄂尔多斯、塔里木、莺琼、东海、柴达木、准噶尔以及松辽、渤海湾盆地深部为重点,并以中西部前陆盆地、中古生界碳酸盐岩气和煤成气、近海及东部含煤-含气(油)盆地及深部湖相泥岩气、具有二次生气及良好保存条件的中古生界煤系及碳酸盐岩系为重点勘探领域,并要重视广义生物气的勘探与研究工作。     

碎屑岩盆地天然气成藏及分布序列

随着勘探程度的提高和非常规天然气研究的深入，多种聚集机理类型的天然气及其相互关系逐渐成为了研究焦点，即当煤、泥页岩等不同类型和成熟度的烃源岩与物性复杂变化的储层夹、互层存在时，煤层气、页岩气、根缘气、常规储层气等不同类型气藏将同时发育而形成基于气源岩的天然气机理及分布序列。通常情况下，常规储层气藏形成时的优先顺序晚于煤层气、页岩气、根缘气等非常规类型，处于天然气成藏与分布序列的顶端，加之非常规类型天然气聚集的成藏下限条件较之常规储层气藏要低。因此常规气藏的发现预示着非常规类型气藏的发育。由于盆地类型及其地质条件差异较大，不同类型天然气的分布及其资源量规模配比也表现出较大的不同。结合盆地勘探实践及理论研究认为，不同机理类型天然气之间存在相互关联和连续过渡，并由此建立了碎屑岩盆地不同类型天然气发育的地质模式。     

含气量和渗透率耦合作用对高丰度煤层气富集区的控制

煤层气的产量主要来自含煤盆地高丰度煤层气富集区,但目前对高丰度煤层气富集区形成的控制因素、形成机制与模式认识不清,制约了煤层气的勘探和工业化进程。通过对沁水盆地南部、鄂尔多斯盆地东缘和淮北地区煤层气富集区地质特征的分析,明确了煤层含气量和渗透率的耦合作用是高丰度煤层气富集区形成的机制。煤层的含气量受水动力条件和煤层顶、底板条件的影响;变质程度、构造变形和地应力是控制渗透率大小的关键因素。在结合实际地质特征和物理模拟实验的基础上,建立了2种中高煤阶高丰度煤层气富集区形成模式,即斜坡区含气量和渗透率优势叠合富集模式和脆韧性叠加带煤层气富集模式。     

南海北部边缘盆地生物气/亚生物气资源与天然气水合物成矿成藏

南海北部边缘盆地天然气资源丰富,迄今在该区浅层及中深层除发现大量成熟-高熟偏腐殖型气（煤型气）资源外,在浅层还发现了大量生物气与亚生物气显示和单独成藏的生物气与亚生物气气藏。为弄清该区生物气与亚生物气资源前景、天然气水合物成因及成矿成藏模式等关键性地质问题,根据历年来天然气勘探所获得的大量地球化学资料,结合该区油气成藏地质条件,深入分析和阐明了南海西北部莺-琼盆地及东北部珠江口盆地生物气与亚生物气的地质、地球化学特征和新近纪及第四纪生物气与亚生物气烃源岩的展布特点。在此基础上,初步预测和估算了莺-琼盆地和珠江口盆地生物气的生成量与资源量。评价结果表明：该区生物气与亚生物气资源丰富,完全可作为南海北部深水区天然气水合物的主要气源;同时,通过南海北部深水区天然气水合物成因类型的地球化学分析,亦进一步证实该区目前勘查发现的天然气水合物,应属“自源扩散型”生物成因成矿的水合物类型,其气源供给主要来自原地或其附近以生物气为主的混合气,而水合物成矿成藏模式则属于原地及其附近近源运聚的 “自源扩散型”成因模式,具有巨大的资源潜力。