深煤层煤层气开发有效途径展望

我国深煤层煤层气资源量巨大,埋深在1000～2000m的煤层气资源量占2000m以浅资源总量的61％。由于深煤层所具有的“高温、高地应力、高孔隙压力、低渗透率”特殊的地质条件和储层物性,与浅煤层相比,深煤层储层物性特征较差,目前我国煤层气开发主要集中在浅部,随着勘探工作的不断深入,对深部的勘探已大势所趋。但仍缺乏系统的研究成果;与浅煤层相比,特殊的地质条件使得适用于浅煤层煤层气的开发技术不能直接应用于深煤层煤层气开发。鉴于深煤层储层的独特特点,注CO2提高采收率增产技术、煤层气与煤系地层砂岩气共采技术将是提高深煤层煤层气井产气能力的有效途径。     

第4轮全国煤层气资源评价方法及结果

随着近10年我国煤层气产业快速发展,为了进一步掌握煤层气资源情况、阐明了我国煤层气资源分布规律,重新对全国30个主要含煤盆地埋深在2 000 m以浅的煤层气资源开展评价工作。第4轮评价继承并更新完善了以往的主要方法和成果,以体积法为主,按照计算单元-区带-盆地的层级顺序开展,将全国煤层气资源按照大区、煤阶、埋深、煤系几方面进行了分类。评价结果表明:全国埋深在2 000 m以浅煤层气地质资源量为29.82×10~(12)m~3,可采资源量为12.51×10~(12)m~3;首次建立了樊庄、三交、保德3个不同煤阶的解剖区,开展类比法评价,进一步落实了含气量、可采系数等关键参数;并且首次评价了埋深在1 500~2 000 m煤层气可采资源量,煤层气资源的最新勘探结果,有助于煤层气勘探开发的快速推进和进一步落实并提高资源等级。     

河北省煤系天然气资源及其成藏作用

为摸清河北省煤系天然气资源潜力,揭示其耦合成藏作用,采用等温吸附、TOC含量测试、X衍射、岩石热解、高压压汞、液氮吸附、显微组分镜鉴、脉冲渗透率等试验测试,对源-储地化和物性特征进行研究,结合各赋煤构造区煤系沉积-构造演化史,进行煤系天然气资源评价并揭示其成藏作用。结果显示:河北省煤系天然气资源丰富,煤层气资源量39 015×108m3,页岩气资源量33 447×108m3,致密砂岩气资源量24 000×108m3,石炭二叠系占绝对优势;烃源岩有机质以Ⅲ型为主,成熟度Ro介于0.5%~3.0%,以成熟—过成熟阶段为主;煤对煤系天然气藏起决定作用,富有机质泥页岩起关键作用,泥页岩的厚度优势弥补了有机质"欠缺";煤系储层连通性较好,属低孔低渗型,二次生烃作用是煤系天然气成藏的关键;共生调节机制煤层气表现为层间调节,页岩气为层内调节,砂岩气为协调调节;基于共生调节机制和空间叠置关系,将煤系天然气藏分为"远源"致密砂岩气藏、"自源"页岩气/煤层气藏和"自源+他源"叠合气藏3类,后者包括3种成藏模式。     

沁水煤田中东部地区深部煤层气开发潜力评价

为了促进山西省深部煤层气产业进一步发展,基于对山西省煤层气资源勘查开发现状的分析,对沁水煤田中东部榆社-武乡地区构造、煤层基本特征、煤层气含量及储层物性特征的分析研究,认为该研究区构造稳定,深部煤层气开发潜力巨大。研究结果表明:研究区3号和15号煤层含气量平均值分别为18.63 m~3/t和17.58 m~3/t;经估算,全区3号和15号煤层气潜在资源量约2 278×10~8m~3;同时,通过对煤系"三气"的共探技术的总结和评价,发现裸眼多参数测井和随钻气测录井是发现和评价煤系页岩气等非常规天然气重要的勘查手段。根据研究结果,提出了山西省深部煤层气的勘查方向和研究重点。     

中国煤系“三气”成藏特征及共采可能性

煤系地层中的非常规天然气资源是非常规天然气的主要组成部分。目前,对煤系地层煤层气、页岩气、致密砂岩气等非常规天然气资源的认识还较薄弱,资源勘探开发程度也都比较低。根据气藏合层开采经验,把煤系地层视作一个整体,综合勘探开发煤系煤层气、页岩气、致密砂岩气不仅可以减少勘探开发成本,增大非常规天然气总储量和技术可采资源量,还可以提高气井使用效率和单井利润。将煤系地层中的煤层气、页岩气、致密砂岩气称为"煤系三气",从煤系地层岩性分布特征、煤系气体成藏机理、不同类型含气储层特征和开采特征等方面分析煤系"三气"共采可能性及共采急需解决的难点。     

临兴地区深部煤层气及致密砂岩气资源潜力评价

针对鄂尔多斯盆地东缘临兴地区主煤层埋深较深、致密砂岩产气层数较多的特点,分析了区内煤储层特征,评价了深部煤层气及致密砂岩气的资源潜力。研究表明,区内构造简单,以单斜构造为主,东中部局部地区发育断裂,煤储层相对稳定,储层压力呈欠压-常压状态,有利于煤层气的富集;深部5号和9号煤层以半亮型的肥煤到焦煤为主,储层物性较好,且9号煤层资源潜力较大,是深部煤层气勘探的主要煤层;致密砂岩展布主要受控于煤系地层沉积特征,在北部地区相对发育。研究认为,该区有利于深部煤系煤层气与致密砂岩气多层共采,而中南部地区为煤层气单采有利区。     

中国煤层气资源

1995年，中国煤田地质总局组织全国各省煤田地质局开展煤层气资源评价工作。1996年至1998年接着进行《全国煤层气资源评价》研究。这是在四十多年煤田地质勘探资料和煤田地质研究成果的基础上取得的最新的煤层气资源量。对我国煤层气勘探开发战略和部署必将产生深远的影响。本文扼要阐述了全国煤层气资源分布状况。本次计算结果：含气量大于4m^3/t，埋深2000m以浅的煤层气总资源量为14．34万亿m^3。我国煤层气资源蕴藏丰富，但主要集中于华北聚气区和华南聚气区西部，东北和西北聚气区煤层气资源量较少．目标区煤层气资源丰度相对较高，＞1．5亿m^3/km^占54%，但多为1．5-3．5亿m^3/km^2之间，最高仅为8．77亿m^3/km^2。在深度分布上以1500m以浅深度内煤层气资源量为主；由于以往勘探深度较浅，预测储量的比例低。 结果表明，华北聚气区煤层气资源巨大，资源丰度较高，目标区规模较大，大型目标区数量多，华南目标区资源规模小。大、中型目标区局限于黔西、滇东、川南、黔北等西部地区，而且目标区的资源丰度低，平均约0．97亿m^3/km^2。而煤层埋深较浅。东北聚气区的目标区规模偏小。但煤层气资源丰度较高。西北聚气区总的特点是目标区以小型为主，面积小，资源量少，资源丰度高。煤层气资源主要集中在淮南煤田。     

以煤系天然气开发促进中国煤层气发展的对策分析

为了提高中国煤层气勘探开发程度,促进煤层气产业发展,分析了中国煤层气勘探开发现状与面临的问题,提出1 200 m以深煤层蕴藏十分丰富的煤层气资源,且多与致密砂岩气叠合共生,展现了煤系天然气广阔的勘探开发前景。根据煤层气及煤系砂岩气开发特点,对煤层气及煤系砂岩气划分为自生自储型、内生外储型2类气藏模式,提出将煤系的煤层与砂岩互层段,统一作为目的层进行综合评价,在垂向上拓展勘探开发空间,显著增加资源丰度,同时煤层与砂岩立体压裂改造也比单一煤层压裂更能提高储层改造效果,并提出煤系天然气综合勘探开发工作建议。     

准噶尔盆地白家海凸起深部含煤层气系统储层组合特征

准噶尔盆地东部白家海凸起发育较稳定的侏罗系煤层,埋深大于1 500 m。以往该区西山窑组和八道湾组煤层气试采取得了较好的效果,显示了白家海凸起深层煤层气具有较好的勘探前景。由于区内以常规油气开发为主,丰富的煤层气资源有待勘探开发。基于此,分析了区内侏罗系深部煤层赋存特征、热演化程度、煤层含气量及煤层顶底围岩等成藏地质条件,认为西山窑组煤层气为独立含煤层气系统,八道湾组煤层及其顶底砂岩组合为统一含煤层气系统。八道湾组源内型、源外型含煤层气系统成藏条件优越,煤层气及煤系砂岩气资源丰富,具有较大的共采潜力。     

近年国内煤层气产业发展现状

研究认为,我国出现了高阶煤煤层气、中低阶煤煤层气、低阶煤煤层气、深部煤层气、高应力多煤层煤层气、煤系气等多种领域的勘探开发态势,形成了与之相配套的适用技术,新技术带动了新领域的诞生。低阶煤煤层气的勘探突破和开发利用成为亮点,煤系气综合勘探开发成为热点和发展趋势,贵州高应力多煤层煤层气勘探成果显著,深部煤层气勘探也取得可喜成果。沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘低产井的提产、增产成为重要的课题。     

新疆煤系气资源及勘探开发前景

新疆作为我国西北地区重要的聚煤区,侏罗系煤系地层赋存丰富煤系气资源,3000m以浅的煤系气总量可达25.25×10¹²m³,能够为新疆油气勘探开发开辟新层系;准噶尔盆地南缘-东缘、塔里木盆地北缘的煤层气勘查中均在煤系地层的砂岩、泥(页)岩层段发现良好气测显示,且试采结果表明煤系气开发可大幅提高煤层气井的单井产量;新疆煤系气资源丰富、研究程度低,需要系统开展成藏地质、储层地质、开发机理、适用性开发工程技术等研究评价。     

准噶尔盆地侏罗系深部煤系气控制因素及勘探潜力

准噶尔盆地侏罗系煤层气地质资源量达2.26×1012 m3,其中2 000～3 000 m埋深的煤层分布最广,勘探程度最低。基于对野外剖面、煤矿、井下煤样分析化验测试以及大量钻遇煤层油气井资料的分析,对该深度领域的煤系气赋存规律、组合特征及勘探潜力进行研究。结果表明:该区煤层气具有多源混合的特征,构造作用造成煤岩裂隙发育,它源混合及构造裂隙是造成该区游离气大幅度上升的主要原因。结合出油气井点和源储关系,建立了单源双储、双源双储、三源双储3类4型煤系气组合模式及立体成藏模式,分析了白家海地区煤系气勘探潜力,预测甜点区天然气资源储量为5×1010 m3。     

鹤岗煤田煤层气资源潜力及勘探方向

鹤岗煤田早白垩纪煤系煤层气勘探已有11年的历史,但进展缓慢。本文对鹤岗煤田煤层气地质条件、煤储层特征、煤层气资源状况进行了综合分析,估算出煤层气资源量,评价其煤层气资源潜力,选择出煤层气勘探有利区,指出煤层气勘探方向。尽管该区气含量相对较低,但煤层层数多、厚度大、煤层气资源量丰富,煤层气资源潜力较大。煤层气勘探应在目前基础上不断扩大规模,同时建议向煤矿生产区延伸。     

俄罗斯含煤盆地煤层气开发潜力分析与评价

基于通古斯盆地、勒拿盆地、库兹涅茨克盆地和伯朝拉盆地的构造特征、煤系地层及煤层发育特征、煤储层特征、煤及煤层气资源量的分析,从物质基础、生气条件和保存条件方面对比评价该4个盆地的煤层气开发潜力。评价表明:库兹涅茨克盆地煤层气资源丰度达7.16×108m3/km2,煤层总厚度大且含气量高,储层渗透率高达0.15μm2,开发潜力最大;伯朝拉盆地煤层气资源在沃尔库塔市附近高度富集,占盆地总资源量的30%,开发潜力较大;通古斯盆地煤层气资源量高达2.299×1012m3,但勘探程度低,开发潜力中等;勒拿盆地煤层气资源丰度最低,开发潜力最小。     

六盘水煤田上二叠统煤系气成藏特征及共探共采方向

六盘水煤田上二叠统含煤地层中煤层、页岩、砂岩叠置频繁,统筹勘探不同储层中的天然气有助于减少资源浪费,提高开发效益。通过对煤系气储层岩相、厚度、源岩地化、储层物性及空间赋存规律的研究,分析了六盘水煤田煤层气、煤系页岩气和煤系致密气成藏潜力,讨论了煤系气的空间叠置关系和勘探前景。结果显示:区内晚二叠世煤层煤种齐全,厚度较大,变质程度普遍偏高,含气显示优越;页岩和砂岩累计厚度大,有机地球化学和储集物性参数良好;不同岩性的区域和层位分布差异较大,组合类型多样,空间配置关系有利于发育垂向多套天然气藏。煤系页岩气最有利勘探层位为龙潭组下段,煤层气和煤系致密气最有利层位为汪家寨组和龙潭组上段;以此为基础,总结提炼出"源储一体型"独立煤系页岩气藏、"源储紧邻型"煤系"三气"组合气藏、"下生上储型"煤系"两气"组合气藏共3种气藏类型。初步认为晴隆向斜深部为煤系页岩气优先勘探区,青山向斜深部适合煤层气和煤系页岩气共探共采,盘关向斜和格目底向斜深部适合煤层气和煤系致密砂岩气共探共采。     

“煤系气共采技术”专题特约主编致读者

正煤系气泛指赋存在煤系储集体中的各类天然气,以非常规天然气为主,如煤层气、煤系页岩气和煤系砂岩气,也包括煤系碳酸盐岩气、天然气水合物等。近年来,国内能源界高度关注到煤系气资源潜力及其开发利用价值,重视到由单纯煤层气勘探开发向煤系气共探合采转型的战略意义,投入巨资进行勘查与开发     

废弃煤矿采空区煤层气资源评价模型及应用

如何评价废弃煤矿采空区煤层气资源是其开发中遇到的关键问题。在对煤炭开采覆岩变形破坏规律研究的基础上,通过理论分析和数学推导,建立了废弃矿井煤层气资源量评价模型和方法,对山西晋煤集团晋圣煤矿采空区煤层气资源进行了评价。研究结果表明,煤炭开采导致采场周围岩体应力重新分布,引起煤层顶底板岩体发生变形与破坏。采空区煤层气资源主要由吸附气和游离气组成,主要来源于煤柱及残留煤层、临近未采煤层和围岩中的游离气和吸附气。基于采动覆岩变形破坏分带特征,根据破碎岩体孔隙率和碎胀系数关系,分别建立了采空区垮落带和断裂带内岩体孔隙体积模型。结合煤层气资源在废弃矿井中的分布特征,考虑煤炭开采采空区积水情况,建立了采空区积水量计算和含水饱和度计算模型,提出了废弃矿井煤层气资源量计算方法,对山西晋煤集团晋圣煤矿采空区煤层气资源进行了评价分析,评价结果认为,废弃煤矿采空区煤层气资源丰富,井田面积为6.5 km2,二叠系山西组3号煤层煤层气总资源量为5.871 7×108m3,其中吸附气资源5.835 3×108m3,游离气资源0.036 4×108m3,资源丰度为0.902 0×108m3/km2。     

我国煤层气资源勘探开发前景

根据<新一轮全国油气资源评价>成果,我国煤层气资源丰富,42个主要含气盆地埋深2000m以浅煤层气地质资源量36.8×1012m3,埋深1500m以浅煤层气可采资源量10.9×1012m3,地质资源量大于1×1012m3的含气盆地(群)有鄂尔多斯、沁水等9个盆地(群).文章通过对中国煤层气资源勘探开发现状和资源潜力的深入剖析,预测了中国煤层气储量和产量未来的增长趋势,我国煤层气产业将在2010年以后进入快速发展阶段,预计2010年累计探明地质储量4000×108m3,瓦斯(煤层气)抽采量达到100×108m3.2020年累计探明地质储量为12000×108m3,产量超过300×108m3.并指出了沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘等是煤层气勘探开发的最有利区带.最后,提出了促进中国煤层气产业发展的建议,即重视和加强煤层气资源的勘探开发、加大基础性地质工作投入、加强科技攻关、优先开发利用煤层气资源、加强煤层气资源管理.     

煤系气聚集系统与开发地质研究战略思考

我国煤系天然气(简称"煤系气")"增储上产"空间巨大,国家能源安全战略价值显著,然而目前资源探明率及动用率极低,反差极大。鉴于此,分析了煤系气地质内涵和基本特点,论述了近年来生产实践揭示的重大研究需求,思考了新一轮地质科技攻关战略方向,提出了亟待突破的关键科学技术问题。我国煤系气成藏与开发地质研究近期核心进展体现在3个方面:揭示了煤系气六大基本地质特点,发现了煤系气成藏作用"深度效应",初步建立了煤系气勘查-开发工程一体化地质技术系列。同时,近年来勘探开发实践展示出正反2方面典型实例:煤系气合采井产气量并非随产(储)层组的层数增多、累计厚度增大而增高,"1+n"n乃至1的产气效果较为普遍;某些深部煤层气井长期稳定在较高产气水平,颠覆了深部煤储层产能低、产气量衰减快的传统认知;薄互层煤系具有更高的产气潜力,而我国业界长期对此关注甚少。分析认为,我国煤系气目前开发效果不理想的地质原因在于4个方面:(1)煤系气地质条件特殊性认识尚待深化;(2)业界多年来陷入煤系气的非常规属性思维定势,忽略了其常规地质属性,导致新领域新层系探索力度不足;(3)可形成超大型聚集及大规模生产的薄互层煤系气总体上属于常规天然气,开发潜力巨大;(4)对非常规煤系气地质属性了解相对较多,但对常规煤系气地质条件特殊性仍知之甚少。建议围绕"煤系天然气共生聚集系统与有序开发地质原理"这一主题开展研究:(1)揭示深煤层天然气赋存态与解吸机制,形成深部煤层气优质储层预测理论与技术体系;(2)阐明煤系气聚集过程与成藏效应,形成煤系气开发地质条件预测理论体系,完善煤系气甜点区段优选方法;(3)研究薄互层煤系气成藏特点与优质开发层段地质控制,建立薄互层煤系气聚集与配分理论体系,发展薄互层煤系气甜点区段预测方法;(4)探索煤系气有序开发地质原理与技术基础,形成煤系气高效有序合采技术基础。     

我国煤层气资源丰富发展前景广阔

最新一轮全国油气资源评价结果显示,目前我国埋深2000m以浅煤层气地质资源量36．8万亿m3,1500m以浅煤层气可采资源量10．9万亿m3。