煤层气及煤层气系统的概念和特征

进一步的煤层气地质研究需要精确的煤层气概念和系统的研究方法和思路。通过总结近年来的煤层气研究新资料和文献，结合实际勘探开发经验，认识到煤层气生成是多成因多来源的，并以多种形式赋存于煤层中。煤层气是赋存于煤层中的天然气，而煤层气系统是由煤层和其中的煤层气及煤层气藏形成所必需的一切地质要素和作用所组成的天然系统，煤层是煤层气系统的焦点。     

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低渗透煤层中的煤层气抽放是一个世界性难题，目前尚没有有效的解决办法。文章针对低渗透煤层提出了采用水力割缝技术提高煤层渗透性的方法，介绍了特大煤样条件下的钻孔和水力割缝两种排放煤层气的对比试验研究。试验结果表明：煤样的煤层气排放符合艾黎经验公式，可以使用该公式对煤层中的煤层气排放进行预测。与钻孔排放相比，水力割缝排放煤层气，会随埋深不同而发生不同程度的煤层气突出，从而提高煤层气的排放速度和排放量，缩短排放时间。相同埋深的煤层，割缝后，煤层气初期排放速度急增，约为钻孔的2～2.5倍；随着煤层埋藏深度的增加，水力割缝对提高煤层的渗透性作用越明显。这些结论对低渗透煤层的煤层气抽放与开采有参考价值。     

煤层气──我国未经开发的能源

煤层气的地质评价应开展两项重要工作,一是煤层评价,二是勘探选区评价。在勘探、开采技术上要附合煤层气自身特点,搞好地化特征分析、煤层气藏钻井、完井技术、水平并技术和开采技术（即脱水、降压、解吸技术）。进而提出有力措施,以促进我国煤层气工业蓬勃发展。     

煤层气“边界”延伸

在芝加哥，煤层气已很快成为主要的商用天然气来源，而美国陆地上含有极其丰富的煤层。气资源。     

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煤层气是一种压力封闭型气藏，其生产特征不同于常规天然气。美国多年煤层气井开采证实，煤层气井的生产分为三个阶段：早期阶段、过渡阶段和晚期阶段。文章结合我国煤层气井生产实践，指出国内大多数煤层气井的生产还处于早期阶段，并进一步将早期阶段详细分为压裂效应期和正常生产期；同时对影响生产特征的因素进行了分析，指出了增产措施—压裂造成了早期阶段的压裂效应，较大的裂缝长度和较高的渗透率有利于提高采收率，高地层压力有利于排水降压，但渗透率过高会造成煤层大量产水。     

六盘水煤田盘关向斜煤层气开发地质评价

开发地质条件研究将为贵州六盘水煤田盘关向斜煤层气勘探开发提供科学依据。为此，以煤田地质勘探和矿井瓦斯资料为基础，结合井下煤层割理裂隙观测和室内等温吸附实验等方法手段，总结了煤层气地质背景，揭示了煤储层特征和含气性特征，估算了理论采收率和煤层气资源量。研究结果表明：盘关向斜为水压向斜煤层甲烷气气藏，2000 m以浅煤层气资源量达1778×108m3；该区煤层气资源量丰富、埋深和煤级适中、含气量较高、渗透性较好，具备煤层气开发的基本条件；盘关向斜煤层主要属勉强可以抽放煤层和易于抽放煤层，部分为较难抽放煤层，煤系下部煤层透气性较上部煤层为好；煤层气利用方式则可选择发展以甲烷为原料的化工工业。     

中国高煤阶煤层气成藏特征

国内学者普遍认为高煤阶煤层由于其演化程度较高、割理不发育、煤层的渗透率极低而低估了勘探前景，以至于形成了煤层气勘探的“禁区”。中国地质条件和含煤盆地的构造活动要比美国复杂得多，煤层气的生成和富集有着自身的特点，而且多数煤层在其沉积后经历了多个期次、多个方向的应力场改造，而且大部分高煤阶形成与岩浆热变质事件有关。这些因素使得高煤阶的气体成因、物性特征、水文地质条件、含气性和成藏过程等都与低煤阶和国外高煤阶明显不同，有可能形成煤层气高产富集区，形成煤层气勘探的有利地区。     

超饱和煤层气藏成藏机理

超饱和煤层气藏主要指煤层的含气量超过煤层的吸附能力的煤层气藏。根据大量的试验研究，并结合对具体煤层气成藏条件及成藏模式的分析，探讨了影响超饱和煤层气藏形成的条件（气源、盖层、水文地质条件），提出了四种超饱和煤层气藏的成藏模式：构造抬升压力自解吸型超饱和煤层气藏、构造下降温度自解吸型超饱和煤层气藏、它生气源补给型超饱煤层气藏、岩浆岩烘烤温度自解吸型超饱和煤层气藏；进而提出，中国煤层气勘探开发不应受风氧化带的控制，而应在煤层上覆封盖条件较好的浅层寻找超饱和煤层气藏，对浅层超饱和煤层气首先进行开发有望获得突破。     

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煤层气成藏的因素比较多，对不同地区成藏主控因素进行分析，才能对煤层气富集区及选区进行合理的预测。分析沁水煤层气田烃源、储层、保存等情况，认为该区煤层热演化程度高，生烃潜力大，煤层含气量高，含气饱和度大；煤层割理发育，孔隙裂隙连通性好，煤层渗透率大于0.50×10-3μm2，能够满足煤层气开采的需要；煤层顶底板岩性致密，突破压力高，气田位于地下水交替滞缓区或滞流区，同时根据δ13C₁分析表明煤层气藏具有原生特点，煤层气保存条件好，有利于煤层气高产富集。     

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近年来低煤阶煤层气在美国粉河、尤因它盆地进行大规模商业性开采，引起包括中国在内的许多国家关注。中石油煤层气勘探项目经理部对我国西北、东北、内蒙古、滇黔桂地区中、新生代低煤阶含煤盆地煤层气成藏条件及资源分布进行了研究，发现我国低煤阶煤层气资源非常丰富，是我国煤层气勘探不可忽视的重要资源。2003年优选吐哈盆地沙尔湖凹陷进行了积极探索，取得了很好的效果，初步分析了低煤阶煤层气成藏控制因素，指出低煤阶煤层气藏一般埋藏浅，含气量低，但煤层渗透性好。勘探目标选择应注意对煤层气保存条件的分析，寻找高饱和含气区。另外，低煤阶煤层气开发还需要煤层有一定的厚度，这样才能保证较高的资源丰度、单井产量，达到长期稳产的目的。     

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鄂尔多斯盆地大宁—吉县地区是中石油对煤层气近期勘探中发现的一个高饱和煤层含气区，钻探的吉试1井、5井在煤层段试气获得了工业性气流，对今后我国中煤阶煤层气的勘探方向具有重要的影响。本文通过研究该区煤层厚度、煤层埋深、煤岩煤质特征、煤层演化特征、煤储层物性、煤层含气量、煤层气保存条件及资源量等条件，基本证实了大宁—吉县地区是一个整装的煤层气大气田，初步控制含气面积717 km2，控制煤层气地质储量1500×108m3。     

吐哈盆地低煤阶煤层气勘探前景

从吐哈盆地与美国波德河盆地煤层气成藏对比分析入手，分析了波德河盆地低煤阶煤层气勘探成功的原因，高渗煤层中实际含气量大于测试含气量。结合吐哈的优势，提出在吐哈的煤层气勘探中，应该游离气、吸附气兼顾；同时对三个重点区块进行评价，优选出跃1井区块。     

煤层气探井的地质录井

煤层气探井的地质录井秦正伟（地质矿产部华北石油地质局第九普查勘探大队）主题词煤层，煤成气，探井，录井钻探煤层气探井的目的是为评价煤层气（以煤层甲烷为主）的资源远景提供地质依据，要获取的最主要参数是煤层的含气量和渗透性。因此，煤层气探井的地质录井重点是...     

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煤层气富集规律的研究贯穿着煤层气勘探开发的始终，融合了煤田地质学、天然气地质学、流体力学等学科。文章从向斜部位煤层气富集的实例研究出发，深入分析了向斜部位煤层水对煤层气的作用机理以及应力性质在褶皱部位的表现特征对煤层气赋存的影响，向斜部位的煤层水具有向心流动机制，流速缓慢，溶解气不因水的流动而大量散失；另一方面，向斜部位煤层水矿化度高，减小了煤层气在水中的溶解度，从而对煤层气起到一定的封堵作用；向斜构造的两翼与轴部中和面以上表现为压应力，顶板与煤层断裂或裂隙不发育，阻止了煤层气向上逸散，有利于煤层气在此部位的富集。最后从煤田生产资料实践证实了向斜部位煤层气富集这一理论，对煤层气勘探具有一定的指导意义。     

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煤层气评价选区是煤层气开发的基础，也是难点。在回顾我国煤层气勘查历史的基础上，依据煤层气开发机理，提出煤层气地层能量评价法这一新思路，从地应力、地层压力、煤层富水程度和水体弹性能量等反映地层能量的参数出发，论述了它们在煤层气评价选区中的作用。据水动力形成机制，初步建立了盆地含煤地层压力模式，指出了形成具有较高地层能量的地质条件。结果认为，煤层富水程度较高且煤层水体弹性能量也较高的地区是煤层气勘探开发的有利区。     

中加合作煤层气技术研究项目启动

为了提高煤层气产量并减少大气中的温室气体二氧化碳的含量，中国与加拿大合作的国内首个“深煤层注入／埋藏二氧化碳开采煤层气技术研究项目”于2008年1月25日在北京正式启动。据介绍，中国是继美国、加拿大之后第三个开发注入埋藏二氧化碳开采煤层气技术的国家。这一项目旨在通过多个煤层气井注入二氧化碳测试试验，     

煤层气勘探开发测井技术及应用发展

在煤层气勘探开发工作中，地球物理测井作为主导工程技术之一，是识别煤层、分析煤层特性、评价煤层气等的不可缺少的重要手段。通过煤层气勘探开发测井技术应用调研，阐述了煤层气测井采集技术、解释评价技术的发展现状，分析了煤层气测井技术面临的问题和挑战，指出了当前煤层气勘探开发测井技术的发展趋势。     

借鉴美国煤层气的开发经验发展我国新能源

煤层气（Ｃｏａｌ ｂｅｄ ｇａｓ）在美国７０年代起步，８０年代大力发展，已成为独立于煤炭工业的新兴能源工业，我国煤层气资源十分丰富，勘探开发条件已经具备，应该加快发展。煤层气的地质评价应开展两项重要工作，一是煤层评价，二是勘探选区评价，在勘探开采技术上要符合煤层气自身特点，搞好地化特征分析、煤层气钻井、完井技术、水平井技术和开发技术。分析我国煤层气勘探、开发存在的问题，提高有力措施以促进我国煤层气     

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煤层含气量及煤层可采性是决定煤层气能否成藏的重要条件。研究表明，控制煤层气含量的主要地质因素有：煤变质程度，埋藏深度，煤层顶、底板岩性，以及断裂构造情况等，其中煤变质程度起着根本性作用。控制煤层气可采性的主要地质因素有：煤层渗透性、煤等温吸附特征及煤的含气饱和程度，其中煤层渗透率是最主要的影响因素。     

阜新盆地白垩系阜新组煤层气系统

运用非常规含油气系统的理论和方法研究阜新盆地煤层气系统地质特征。阜新组孙家湾煤层组、中间煤层组和太平煤层组是煤层气的生储层。阜新组上部砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩为阜新组煤层气的盖层，盖层条件中等。上覆岩层是阜新组上部及孙家湾组。阜新组煤层的第一次生气高峰出现在孙家湾期末，此时镜质体反射率最大达到0．67％；后来喜马拉雅期辉绿岩的侵入导致煤层到达第二次生气高峰，在靠近岩浆侵入位置的局部地区镜质体反射率最大达到4．95％；另外，地表降水下渗带入细菌导致煤层产生大量次生生物气，而后进入煤层气保存期。煤层气系统的关键时刻是古近纪晚期。阜新组煤层气系统的特征表明，盆地阜新组煤层气具备进一步勘探开发的前景。图5表3参37