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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。     

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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所区，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上指标，对聚气带和目标区的类型进行了研究，将聚气带发为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和目     

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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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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。     

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中国煤层气储层具有独特性,由于成煤期后构造破坏强烈,构造煤发育,所以具有煤层气储层低含气饱和度、低渗透率以及低压力的“三低”特性;煤层气储层的原地应力比较大;目前的煤层气开发以中、高阶煤为主;中、高阶煤具有非常强烈的非均质性。针对中国煤层气储层的基本特性,文章提出了煤层气的开发技术,主要包括“动中之静”概念在煤层气选区评价中的应用;研究了煤层气储层封盖条件,主要包括煤层气储层的区域盖层研究和地下水动力学研究;煤层气储层保护研究,主要是指在煤层气钻井和完井工程作业过程中对煤层气储层所造成的伤害进行预防并使伤害程度最小化;煤层气储层增产措施研究,指建立有效的原地应力释放区、井间干扰效果明显、提高储层的导流能力以及有效压差;加快煤层气解吸速率和提高解吸量的研究。     

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中国煤层气资源潜力巨大，埋深1500 m以浅的资源总量约为27 ×1012m3，广泛分布于五大聚煤区六大含煤层系，但其分布具有很大的差异性。本文在分析中国煤层气资源分布特征的基础上，根据煤层气地质选区条件，通过优选，提出了沁水、鄂尔多斯、宁武、沙尔湖等煤层气有利勘探方向，并对中国煤层气勘探开发前景进行了展望，认为煤层气是中国二十一世纪现实的能源补充新领域。     

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煤层气成藏研究包括煤层气从煤层气生成、储集、运移到聚集的整个过程。通过对国内外近十年来的勘探研究成果进行分析，从煤层气资源、生成、物性、保存、解吸、地压等6个成藏基本条件进行研究，总结出我国煤层气富集的基本规律。指出研究煤层气生成、储层非均质性、煤层气富集成藏机制、分布规律和高效勘探开发技术是我国煤层气近期研究的发展方向。     

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我国煤层气资源量极为丰富,居世界第三位。其中陆上埋深2000m以浅的煤层气资源量达30×1012～35×1012m3,2000m以深的煤层气资源量达67×1012m3。目前中国煤层气产业面临着形成和发展的历史机遇,主要表现在①在洁净能源和环保的双重要求下,我国政府重视煤层气开发利用,优惠政策纷纷出台;②中国煤层气开发利用,已成为世界煤层气工业关注的焦点;③国内煤层气自营勘探轰轰烈烈,成效显著;④全国煤层气规范管理正步入正轨。目前中国煤层气产业发展面临的挑战及应采取的对策是①我国输气管网基本建设相当薄弱,煤层气长输管网应纳入国家中、长期发展规划;②我国虽然基本掌握煤层气开发的主要工程技术,但远不够完善,对其核心技术应在政府有关部门大力支持下组织协同攻关;③中国缺乏寻找煤层气高渗富集区的有效方法和手段,增加了勘探风险,应尽快启动系统研究工程;④中国煤层气赋存条件与美国有较大差别,建议国家有关部委应尽快启动低、高阶煤煤层气基础理论研究;⑤建议国家给予更加优惠的煤层气政策。     

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开拓中国煤层气新领域已历经十年,煤层气钻井近200口、实施煤层气“项目”40余项（均含中外合作）,但是至今仍没有建成一座商业性开发气田。按勘探程序,完成勘探任务的标志是探明可采储量。此后,需进行“开发试验”（即“中试”）,而后才能正式开发。为加快我国煤层气的勘探开发工作,建议在有利区尽快完善小井网试验,确认可增补生产试验井,扩大井网规模,在条件具备时尽快转入工业性试验,并针对技术难题设立科技攻关专题。     

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对中国几个主要煤层气试验区山西柳林、河北大城和安徽淮南等地的煤层气产率、含气量、煤层气地质特征等进行了比较研究，并讨论了影响煤层气富集的因素。结果认为，满足以下条件的地区有利于煤层气富集与保存：①含煤岩系发育，构造简单，保存完整；②煤层厚度大；③煤岩类型为光亮、半亮煤；④煤层割理间距小、密度大；⑤变质程度达气肥煤、焦煤；⑥盖层条件好。     

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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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本文重点介绍了大宁—吉县地区煤层气测井的综合研究成果。利用数学统计方法，将测井资料与岩心资料对比分析，建立了该地区煤储层参数测井解释模型，提供了包括煤层含气量在内的煤储层参数，并利用该地区6口井的测井资料进行了区域性的综合评价，从煤层的横向展布、纵向埋深、盖层质量、地质构造、区域煤层气含量及煤层工业组分的变化情况、煤层力学参数等方面进行了综合分析，为区域煤层气整体评价提供有价值的测井信息，为下一步的煤层气勘探和开发提供可靠的技术支持。     

中国煤层气的产业化进程与发展建议

煤层气产业在中国能源建设中具有重要战略地位。中国煤层气勘探开发历经矿井瓦斯抽排利用、现代煤层气理论技术的引进发展与成功应用、商业化开发试验及产业化发展（初期）4个阶段。由于在煤层气地质基础理论、勘探技术方法、开发工艺技术、集输利用与管理制度等方面的发展创新、系统集成,我国已有能力大规模发展煤层气产业,这在我国能源发展战略上是非常难得的历史机遇。当前,为了加快煤层气产业的发展,必须加强统筹规划,发挥多种积极性;加强煤层气地质研究、提高对区域勘探的指导与目标评价水平;开展高效低成本开发工艺技术攻关;发展煤层气产品集输和加工利用;继续跟踪国外煤层气前沿理论技术,加强技术交流与合作研究。     

大宁—吉县地区煤层气成藏条件及富集规律

通过对大宁—吉县地区煤岩的生储气能力、煤储层渗透性、煤层气保存条件等煤层气成藏条件的分析,认为研究区发育承压水和断层封堵复合型煤层气藏,煤层气富集规律主要受沉积环境、煤储层渗透性、现今地应力以及水动力环境等的影响。钻探资料证实,河间湾沼泽相、构造宽缓部位以及地应力低值区为煤层气最有利富集区,是该区中煤阶煤层气勘探最有利的地区。     

煤层气高产富集规律及开采特征研究新进展

中国煤层气高产富集区有五大类型,即：富煤区构造高点、直接盖层稳定的上斜坡、凹中隆的火山岩活动区、封闭好的浅层低煤阶厚煤层区及断裂活动次生割理发育区。煤层气高产富集基本条件是三控论：封盖层控制含气量;应力场控制渗透率;构造体和煤体控制富集带。重点分析了沉积环境对煤层气高产富集的控制作用,从成煤原始母质、封盖能力、储集物性3个方面进行了阐述。木本植物为主的母质比草本植物为主的母质对煤层气的生成和保存更为有利。在各种沉积体系中,浅海一障壁海岸和湖泊2种类型,对煤储层的封盖能力较强。灰分含量越低、镜质组含量越高、微裂隙越发育,煤储层的物性越好。此外,还分析了煤层气高产富集的关键参数。阐述了煤层气开采特征,特别进行了定向羽状水平井高产条件分析,重点阐述了煤层水的类型及特点,包括层内水、层间水和外源水。     

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。     

深部煤层气成藏条件特殊性及其临界深度探讨

深煤层概念及其评价指标的科学界定,是推动深部煤层气基础理论研究的基础。基于对地应力、含气性、储层物性及岩石力学性质等随煤层埋深变化特征的分析结果显示:相对浅部,深部煤孔隙结构变化小,中孔-微孔比例趋于均一;煤层含气量与埋深之间存在一个“临界深度”,超过此埋深之后含气量随埋深进一步增大而趋于降低;渗透率的常用对数与埋深呈线性负相关关系,暗示深部煤储层趋于致密化;深部围压正效应和温度负效应强弱相互转换,煤岩弹性模量随着埋深增加存在“拐点”。构建了基于地应力、饱和含气量、渗透率等深煤层界定指标体系。以沁水盆地为例,将该盆地深煤层界定在750m以深。即在此深度以深,煤层气成藏特征开始发生转换,其开发须针对储层特性变化采取相应的措施。      

柳林地区煤层气勘探开发模式研究

柳林地区是全国煤层气开发先导示范区,勘探开发技术逐渐完善。基于区域地质规律,分析了煤层气组成、地应力和地温场特点以及不同储层的差异|结合开发方案和技术选择,从开发效果、开发层位、钻完井设计等方面进行了规律探究。山西组煤层气CH₄含量、兰氏体积和含气饱和度均较太原组高;地应力和地温场在垂向上呈现分带,以700～850m埋深最小水平主应力最高,地层呈挤压状态;不同煤层物性差异大,水动力变化是层间矛盾的主要因素。在开发效果上,山西组直井较太原组好,太原组产水量普遍较高;水平井产能效果最好,且产量相对稳定。钻井设计中创新性地采用双煤层多分支水平井,充分调用了资源潜力。在煤层气勘探开发实践中,以平衡产能为导向,由地应力、地温场和储层压力3个要素组成地质能量内循环,激励渗透率、产气量和产水量组成的响应外循环;同时以合理的气水排采制度控制内循环,其中钻井和储层改造是释放产能的驱动,合理的排采方案是维系开发平衡的驱动。     

煤层气藏应力敏感性实验研究

针对煤层气藏储层应力敏感性强的特点,通过改变围压和孔隙压力,进行了煤层气藏干岩心和含水岩心的应力敏感性实验研究。系统地研究了煤层气藏的岩石变形特征,并将应力敏感性的实验数据拟合得到渗透率随有效压力变化的数学方程。研究结果表明：水相的存在使得岩心的应力敏感性更强,并且这一规律可以用指数函数关系来描述。为煤层气有效合理地开发提供了理论依据。     

延川南区块煤层气富集高产的地质控制作用

鄂尔多斯盆地延川南区块是我国第一个商业开发的深部煤层气田,目前处于上产阶段。构造分异作用导致煤层气井产气产水差异显著。综合分析了岩心、测录井、产出水地球化学数据及排采井生产等资料,探讨了该区块煤层气富集高产的地质控制作用。根据研究结果,将区块划分为东、西2个水文地质单元,其中东部谭坪水文地质单元的水动力强度较西部万宝山区大。延川南区块山西组2号煤层水处于弱径流_滞流区,地层水矿化度高,适宜的水文地球化学参数分布区有利于煤层气的富集。基于煤体结构测井解释,发现碎裂煤发育区煤层气井易高产,建立了区块范围内煤层气富集高产选区参数指标体系,优选出4个有利区,为区块后续开发提供了接替区。