低煤阶煤层气成藏模式和勘探方向

中国低煤阶煤层气资源丰富，但勘探和认识程度较低，煤层气成藏的主控因素和富集规律认识不足。在分析国内外不同盆地、不同区块低煤阶煤层气含气量随埋深变化趋势差异的基础上，从现今和古水文地质条件两个方面，探讨了中国低煤阶煤层气成藏的前提条件，分析了成煤环境对含气量的影响。研究结果表明：①低阶煤（R_o<0.65%）主要分布于埋深<1 200 m的中-新生界煤系地层中，低煤阶煤层气主要是次生生物成因气；②低煤阶煤层气含气量随埋深总体呈现先增加后降低的趋势，普遍存在"最佳深度"这一特征，现今淡水入渗或古淡水入渗水文地质条件是次生生物气生成的前提条件；③除淡水入渗水文地质条件控制低煤阶煤层气的生成与富集外，煤岩组分、煤层厚度、煤岩顶底岩性以及煤岩物性等储层特征对含气量也有重要影响；④低煤阶煤层气存在盆缘斜坡带新近成藏和小型断陷古成藏两类成藏模式，指示了低煤阶煤层气勘探的两个方向。     

低煤阶煤层气成藏特点与勘探开发技术

低煤阶煤层气藏具有煤层厚度大、渗透性好、含气量低但吸附饱和度较高等特征。国外近几年煤层气突破主要集中在美国粉河盆地、加拿大阿尔伯达盆地等低煤阶区，其勘探开发实践证实，低煤阶煤层气藏可以获得工业气流，达到商业开发规模。在介绍低煤阶煤层气勘探开发技术的基础上，对我国的低煤阶煤层气资源与勘探开发前景进行了初步分析、评估和展望。结果表明：我国低煤阶煤层气资源丰富，其中西部地区的准噶尔、吐哈、三塘湖、天山、塔里木、鄂尔多斯等盆地侏罗系低煤阶含气面积共计约20.68×10⁴ km²，煤层气资源量达19.96×10¹²m³，占全国煤层气总资源量的54％，具有很好的勘探开发前景。     

中国低煤阶煤层气成藏模式研究

借鉴国外煤层气成藏理论研究的思路和方法,开展了中国低煤阶煤层气藏的地质特征和成藏模式研究.研究表明,中国低煤阶煤层气藏具有煤储层厚度大、含气量低、渗透率易改造、吸附时间短和两个解吸峰值的特征;存在深部承压式超压成藏模式、盆缘缓坡晚期生物气成藏模式及构造高点常规圈闭水动力成藏模式3种低煤阶煤层气成藏模式.在目前技术条件下,构造高点常规圈闭水动力煤层气藏和盆缘缓坡晚期生物煤层气藏是勘探开发的首选目标.     

低煤阶煤层气勘探思路

世界范围内低阶煤层气勘探开发已获得了巨大的成功，中国拥有丰富的低煤阶煤层气资源，具有广阔的勘探前景。从分析美国粉河、尤因塔盆地的勘探开发基础资料入手，得出这2个盆地低煤阶煤层气有多种气源存在、储层物性好、早期勘探立足于成藏背景优越地区的局部构造可取得较好成效的认识；进而在分析低煤阶煤层气成因的基础上，指出我国东北、西北含煤盆地和煤、油共生的湖盆具备形成多源气的地质条件，是寻找低煤阶煤层气的有利地区，其中准噶尔盆地是近期勘探的现实地区。同时也指出，在勘探思路上，必须坚持将煤层气勘探与常规气勘探进行有机结合，即走综合立体勘探的道路，才能取得理想的勘探效果。     

中国低煤阶煤层气地质特征

低煤阶煤层气是中国煤层气勘探开发一个相当重要的潜在接替领域.中国含煤盆地的地质构造背景复杂,多数煤田经历了不同期次、不同性质构造及其组合以及应力-应变对煤储集层的改造,煤层气的富集成藏有自身的特点:厚度大、层数多、含气量低、渗透性较好、煤层气资源量和资源丰度大,厚度大而分布广泛的煤层及巨大的煤炭资源弥补了含气量小的缺点,使得低煤阶煤层气具有良好的勘探开发前景.低煤阶煤层气藏开发过程中解吸引起的基质收缩效应造成储集层渗透率增大,从而有利于低煤阶煤层气的开发,易形成工业性气流.低煤阶煤层气成藏过程简单,多为一次沉降,一次调整,如果构造、成煤环境及水文地质等主控因素能够有利匹配,有可能形成煤层气高产富集区.     

中国低煤阶煤层气的勘探已启动

中国石油的有关专家除了肯定有远景的中、高煤阶煤层气勘探项目外,对远景较差的低煤阶煤层气勘探项目,也给予了肯定。我国低煤阶煤炭（褐煤、亚烟煤）主要分布在西部,部分分布在东北。低煤阶煤层气资源量约占煤层气总资源量的３０％左右。世界上开发、生产煤层气最多的是美国,主要开发中煤阶煤层气。我国在过去十年中,对中、高煤阶煤层气的勘探已取得了相当好的成果。近年来,美国在怀俄明州的粉河盆地,对低阶煤层气的勘探与开发取得了重大突破。相应的研究指出,低煤阶的煤炭环境温度低（小于５０℃）,很难形成热成因煤层气,但可以…     

海拉尔盆地煤层气成藏机理及勘探方向

海拉尔盆地是中生代白垩系含煤盆地，煤层气总资源量约2×10¹²m³。为确定该盆地煤层气勘探潜力，通过研究该区煤层厚度、埋深、煤岩煤质特征及演化程度、煤储层物性及含气性、煤层气保存条件和资源分布等因素，弄清了该盆地煤层气的分布特征。结果认为，海拉尔盆地具有很好的煤层气富集成藏条件，其中尤以盆地东部呼和湖凹陷的煤层气成藏地质条件为最好。该凹陷具有煤层厚度大、分布面积广、储层孔隙发育、顶底板封盖性能好的特点，煤层气资源量达1.25×10¹²m³，占全盆地煤层气总资源量的62％，是今后首选的煤层气勘探目标。     

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。结合吐哈盆地的优势,提出吐哈盆地的煤层气勘探应当游离气、吸附气兼顾并重;同时对3个重点区块进行了评价,优选出跃1井区块。     

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。     

水文地质条件对低煤阶煤层气成藏的控制作用

低煤阶煤层气富集成藏具有自身独特的特点。为了研究水文地质条件对低煤阶煤层气成藏的控制作用，对美国粉河盆地和我国准噶尔盆地进行了对比研究。结果发现：在影响低煤阶煤层气富集成藏的因素中，水文地质条件是其中最为重要的因素之一，它主要通过影响低煤阶二次生物气来影响煤层气富集程度。粉河盆地的甲烷风化带由于受到第四纪冰期以及二次生物气的影响，变得很浅；而中国西北地区由于干旱，二次生物气少，煤层甲烷风化带却很深。进一步分析还发现，正是进入第四纪以来的气候演化差异造成了不同的水文地质条件，最终导致了中、美两国在低煤阶煤层气富集成藏方面的巨大差异。     

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷低煤阶煤层气富集模式

二连盆地为我国典型低煤阶褐煤分布区,煤层气资源丰富,但煤层气富集成藏机制认识不足制约了该区低煤阶煤层气的勘探开发。为此以二连盆地吉尔嘎朗图凹陷低煤阶煤层气为研究对象,从煤层分布、含气性、煤层气成因、生物成因气模拟实验、保存条件等方面研究了该区煤层气富集的主控因素,并指出了下一步的勘探方向。研究结果表明:(1)浅水湖盆聚煤环境下,凹陷中部—缓坡带厚煤层发育,厚煤层弥补了含气量的不足;(2)含煤段堆积过程中,浅水湖泊周期性出现使得煤层上覆泥岩周期性发育,盖层条件有利;(3)凹陷中部—缓坡带位于地下水承压区,水动力侧向封堵有利于煤层气富集;(4)研究区煤层气为生物成因,原位条件下煤样产气0.25 m L/g,现今仍有生物气生成。结论认为:(1)厚煤层发育区、具备生物气生成以及良好的封盖条件并处于水动力承压区为吉尔嘎朗图凹陷煤层气富集成藏的关键;(2)吉尔嘎朗图凹陷煤层气富集模式为生物气+承压水封堵煤层气富集,中部—缓坡带L12—S88井区为下一步煤层气建产的有利区。     

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。     

中国煤层甲烷可采资源量及当前主要勘探区

方法通过分析中国煤层甲烷的资源构成，同时考虑资源品位、地质、开发条件等因素的影响，估算出中国煤层甲烷当前可采资源量。目的指出中国煤层甲烷的主要勘探区及近期大规模勘探开发的区域。结果中国煤层甲烷当前可采资源量为10×10~(12)m~3左右，其中华北地区约6×10~(12)m~3，西北地区约3×10~(12)m~3。结论华北、西北地区是中国煤层甲烷的主要勘探区；而华北地区C—P煤系为近期大规模勘探开发的主要目标。     

中国煤系气成藏特征及勘探对策

广义的煤系气是指赋存于煤系地层中的全部天然气,而狭义的煤系气则主要指赋存于煤层中的煤层气及其附近致密砂岩储层中的天然气。为了提高煤层气的开发效益,从烃源岩分布、煤与砂岩的组合类型、沉积相、封闭体系等方面分析了我国狭义煤系气的成藏特征及其控制因素。结果表明：①我国含煤盆地煤系地层煤与砂岩组合配置关系多样;②广覆式烃源岩分布为煤系气的富集提供了充足的气源基础;③沉积相控制了煤系气生储盖组合的配置关系,构成煤系气成藏的先天物质基础,河流、三角洲沉积体系煤层和砂岩均发育,是煤系气共生成藏最有利的沉积相带;④封闭体系对煤层（系）气的控制作用贯穿于煤层（系）气生成、聚散、富集及成藏等全过程,可划分出3种煤系气气藏类型--自生自储型煤层气藏、煤层气-砂岩气共生气藏、煤成砂岩气藏,其中前者是目前煤层气勘探开发的主要对象。进而指出了下一步的煤系气勘探方向：①以沁水、鄂尔多斯、准噶尔、海拉尔、鸡西等煤系气资源量较大的盆地为重点,开展煤系气勘探和评价;②针对不同煤系气气藏类型开展有针对性的勘探工作,在浅部自生自储型煤层气富集区进行煤层气勘探,对深部煤层气-砂岩气共生气藏进行煤层气＋砂岩气综合勘探,对煤成砂岩气藏重点开展砂岩气勘探。     

页岩油气发展的中国之鉴——致密油气和煤层气

为探索出一条中国页岩气发展的成功之路,从国内致密油气成功规模开发所形成的技术基础,到对煤层气长期发展迟缓的原因分析这两个方面进行了讨论。结果认为：①美国正是将致密油气开发中的技术应用于煤层气和页岩油气并使之适应其特点而取得了非常规油气生产的快速发展;②中国致密油气开发已取得重大进展,其技术总体上达到国际先进水平,也由此奠定了中国页岩油气发展的雄厚技术基础,使之能在适应中国特殊地质条件和不同页岩类型中完善核心技术与设备的国产化,进而形成配套技术体系;③中国煤层气起步早,有一定资源、技术基础,但发展迟缓,关键的影响因素是难以取得勘探开发区块以及不同企业之间的相互制约,垄断体制不仅限制了地方和民营企业的进入而且也没能发挥大型油企的积极性,因而投资严重不足,造成冷清的局面,这些障碍也正是页岩油气发展的前车之鉴,不进行改革并完善法规,非常规油气产业难以顺利发展。     

中国煤成气潜在区

煤成气在中国天然气工业中有重大作用，已探明天然气储量中煤成气占三分之二，大气田总储量中煤成气占五分之四，各大气区以产煤成气为主。中亚煤成气聚集域东部（中国境内）盆地和亚洲东缘煤成气聚集域中部（中国属辖）大陆架盆地是煤成气主要分布区。根据煤系和其上覆盖层沉积时的构造环境（活动）特征，中国煤成气田发育区有以下4种类型：①双稳定型；②稳定-活动型；③断陷-稳定型；④坳陷型。尽管目前中国的煤成气勘探取得重大成果，但仍有煤成气远景好的地区未作重点研究和勘探，如：四川盆地中部、塔里木盆地英吉苏凹陷、准噶尔盆地陆东-五彩湾地区、黄骅坳陷南皮凹陷和歧口凹陷、亚洲东缘煤成气聚集域中带和松辽盆地深层等煤成气潜在区。表1参21     

华北地区煤层气储集与产出性能

对华北地区9个典型煤田（盆地）共144件煤岩样品进行块煤光片法显微裂隙测试、低温氮比表面及孔径测试和压汞孔隙结构测试。测试结果表明，华北地区煤的显微裂隙以宽度小于5μm、长度小于300μm的裂隙为主，裂隙密度约20～200条／9cm^2，孔隙度为2．38％～10．3％，孔隙类型以孔径小于100nm的吸附孔为主，有利于煤层气储集而不利于其产出。煤层的储集性能以焦作煤田和荥巩煤田最好，平顶山煤田、大同煤田和沁水盆地南部次之，其他地区较差。煤层气产出性能以淮北煤田、淮南煤田、平顶山煤田和安鹤煤田最好，永夏煤田和大同煤田最差。焦作煤田显微裂隙不甚发育，荣巩煤田孔隙连通性差，沁水盆地煤的微孔、小孔比例过大，分别成为制约各区煤层气产出的“瓶颈”问题。图1表4参17     

页岩气和煤层气中氦气的地球化学特征和富集规律

氦气是国防军工和高科技产业发展不可或缺的稀有战略资源。近年来,国内外常规天然气藏中氦气的研究日益受到关注,但非常规气藏(如页岩气和煤层气)中氦气的含量特征及成因研究至今仍处于起步状态。研究通过对国内外非常规领域氦气研究文献的梳理,系统总结了国内外页岩气和煤层气中氦气的含量及分布,明确了氦及其他稀有气体同位素特征,并在此基础上分析了页岩气和煤层气中氦气的成因及来源,揭示了氦气的富集主控因素。研究数据表明：页岩气中氦气的含量分布范围在(0.12～3 100)×10^-6之间,均值约为378×10^-6;煤层气的氦气含量分布范围在(0.04～19 000)×10^-6之间,均值约为816×10^-6。页岩气和煤层气中的氦气含量普遍低于同一地区常规天然气藏中的氦含量。这可能是因为常规天然气一般经历过较长的二次运移,能够在途中捕获更多的外源氦。页岩气和煤层气中的³He/⁴He值一般较低,指示壳源放射性衰变氦为主要来源。氦和氖同位素特征显示,页岩气和煤层气中的幔源氦和大气氦贡...     

我国煤层气产业发展政策现状分析与发展建议

“十一五”以来,国家相继出台了一系列煤层气（煤矿瓦斯）产业发展扶持政策,涉及价格、税收、财政补贴、资源管理、对外合作等方面,有力推动了中国煤层气产业的顺利起步;但受制于资源品位低、投资强度大、市场欠发育等因素,煤层气产业目前的发展速度仍落后于国家规划的目标。为了破解制约煤层气产业发展的难题,加快煤层气产业发展,对现行主要政策进行了解读,并对执行情况和效果进行了分析。结果认为：推行上述政策后,促进了煤层气地面开发的快速起步、基本解决了矿权重叠和侵权问题、煤层气合作开发逐步展开。进而结合我国煤层气地面抽采典型项目的效益评价实践,从贯彻落实国家煤层气（煤矿瓦斯）开发利用“十二五”规划的角度,在现行扶持政策的基础上,提出了新时期加快煤层气产业发展的政策建议：价格补贴翻番、勘探开发资金支持、增值税“即征即返”、简化项目审批程序、降低项目基准收益率标准等。