中国煤层气资源特点及开发对策

据新一轮全国油气资源评价结果,我国埋深在2 000 m以浅的煤层气资源量为36.8×1012 m3,煤层气资源十分丰富,其中赋存在低、中、高煤阶中的煤层气资源各占30%左右。分别以国内高、中、低煤阶代表性的盆地--沁水、鄂尔多斯和准噶尔3个盆地为对象,通过研究其基本地质条件、资源丰度及勘探开发状况,认为煤层气资源规模开发要立足大型含煤盆地和构造相对稳定的含煤盆地展开。高煤阶煤层开发应以斜坡带的承压水区、滞留水区及相对构造高部位为目标区;中煤阶煤层生、储条件好,部署应避开甲烷风化带和断层带;低煤阶煤层开发应考虑具多种气源条件和构造相对稳定的区块。     

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…     

我国高低煤阶煤层气成藏的差异性

从煤层气成藏的气源条件、煤层的储集能力、煤层的物性、煤层的水文地质条件和成藏过程 等方面，分析了高煤阶煤层气和低煤阶煤层气成藏的差异性。在分析过程中考虑了构造热事 件对高煤阶煤层气藏物性的改造作用和生物气、游离气在低煤阶煤层气成藏过程中的作用。 最后,在分析煤层气成藏差异性的基础上,得出了高低煤阶煤层气藏的优点和缺点,指出中 国高煤阶煤层气和低煤阶煤层气均有开采价值。     

高煤阶煤的吸附特征分析

利用沁水盆地煤层气相关资料和煤层气等温吸附实验方法,对高煤阶煤吸附特征及其影响因素进行了分析：分析表明：煤吸附能力受温度和压力综合作用影响,煤中水分含量的增加降低了煤岩的吸附性,兰氏压力在一定条件下随镜质体反射率的增大而增大,并认为煤阶和显微组分是影响沁水盆地高煤阶煤吸附特征的主控因素。     

不同煤阶煤层气选区评价参数的研究与应用

目前,国外煤层气开发主要以中低煤阶为主,而我国则以中高煤阶为主;不同煤阶具有不同的煤层气地质特点与选区评价标准。为此,通过对国内外重点煤层气盆地的煤层气评价参数对比研究,提出了不同煤阶的煤层气选区评价参数,包括:煤层气资源规模及丰度、煤层厚度、煤层含气量、煤层气吸附饱和度、煤层原始渗透率、有效地应力、地解比、构造发育状况及水文地质条件。在此基础上,通过对重点煤层气区的类比分析,初步建立了我国煤层气选区评价标准,并优选出煤层气有利富集区16个:其中Ⅰ类最有利富集区6个,包括沁水盆地南部、阜新盆地刘家区块、鄂尔多斯盆地东部、宁武盆地南部、准噶尔盆地东南部、二连盆地霍林河地区;Ⅱ类有利富集区4个,包括沁水盆地北部、鄂尔多斯盆地乌审旗地区、黔西盘关地区、川南古蔺—叙永地区;Ⅲ类较有利富集区6个。     

缅甸伊洛瓦底盆地中北部构造样式及其演化

伊洛瓦底盆地是经历多期构造作用的第三系沉降盆地,后期强烈挤压导致盆地中北部主要发育基底卷入型的挤压构造。研究区构造样式包括挤压、反转、伸展和走滑构造。盆地发育甘高复背斜带、洪湾复向斜带、Patolon复背斜带、赛带复向斜带、Mahudaung复背斜带和甘尼斜坡带构造单元。研究区经历了断陷—挤压反转—强烈挤压坳陷-沉降3个发展时期,各地质时期的动力学背景决定了断裂构造的性质。研究区最有利圈闭类型为三角带构造和反转构造所形成的背斜圈闭。     

高煤阶与低煤阶煤层气藏物性差异及其成因

利用扫描电镜、煤层气成藏物理模拟及热变模拟实验手段,系统研究了高煤阶、低煤阶煤储层在孔隙特征、渗透性、吸附/解吸特征等方面的根本性差异,并深入剖析了该差异的形成机制。研究结果显示,高煤阶气藏的孔隙度低,渗透性差,吸附平衡时间长且较分散,初期相对解吸率与相对解吸速率低;低煤阶气藏孔隙度高,渗透性好,吸附平衡时间短而集中,初期相对解吸率与相对解吸速率高。煤的化学分子结构、物理结构及显微组分的差异是导致其差异的主要原因。因此,高煤阶煤层气藏解吸效率较低,开发难度较大,而低煤阶煤层气藏开发较容易。同时,构造热事件对高煤阶煤储层的改造作用很显著,有利于高煤阶煤层气藏开发。     

不同煤阶煤层气吸附、解吸特征差异对比

研究煤层气吸附、解吸特征差异，是揭示煤层气成藏机理及高效开发煤层气的基础。高、低煤阶煤层气藏吸附、解吸特征受煤储层物性差异的控制，呈现出显著差别，目前这方面的研究还基本上处于空白。利用煤层气成藏物理模拟及热变模拟实验等手段，研究了高、低煤阶煤层气吸附、解吸特征的根本性差异，并深入剖析了该差异的形成机制。结果显示：高煤阶煤层气藏吸附平衡时间长且较分散，初期相对解吸百分率与相对解吸速率低；低煤阶煤层气藏吸附平衡时间短而集中，初期相对解吸百分率与相对解吸速率高；其化学分子结构、物理结构及显微组分的差异是导致该差异的主要原因。因此，高煤阶煤层气藏解吸效率较低，开发难度较大，低煤阶煤层气藏开发较容易。同时，构造热事件对高煤阶煤储层的改造作用很显著，有助于高煤阶煤层气藏的开发生产。     

渤海海域黄河口凹陷斜坡带差异控藏作用及油气富集规律

长期以来,渤海海域黄河口凹陷的油气勘探工作主要集中在中央构造脊和北部陡坡带,斜坡带勘探研究程度较低,油气成藏机理及其富集规律不清晰。基于斜坡带内部断坡组合、沉积特征、斜坡坡度和构造演化等4个方面的特征与差异,将黄河口凹陷西洼南部斜坡带和中洼南部斜坡带划分为同沉积微斜断坡型斜坡带与同沉积稳定断阶型斜坡带两种不同的类型。不同类型的斜坡带发育不同的构造样式,对沉积体系的展布、油气的运聚成藏和富集规律均有着明显的差异控制作用。同沉积微斜断坡型斜坡带为"横向阶梯式"油气运移模式,新近系明化镇组是主要油气富集层系,油气在阶梯状运移过程中,成藏层系逐阶抬高,斜坡带越高部位,成藏层位越浅。同沉积稳定断阶型斜坡带为"垂向贯穿式"油气运移模式,油气成藏具有近源成藏、含油气丰度高、深浅层复式成藏的特征,在平面上,斜坡带主干断裂的弯曲增压段是油气富集区。在此认识基础上指出了下步重点勘探方向。     

鄂尔多斯盆地乌审旗地区煤层气富集主控因素及其勘探方向

乌审旗地区是鄂尔多斯盆地的重要含煤区,也是近几年低煤阶煤层气勘探的热点地区。但该区前期煤层气钻探总体效果并不理想,迫切需要认清该区煤层气富集规律,以便有效开展煤层气勘探及开发利用。为此,对该区煤层分布特征、聚煤期沉积环境、煤岩特征及储层物性、煤层含气性等地质条件进行了分析,发现该区煤岩演化程度低,以低煤阶长焰煤为主,煤层厚5~30 m,大部分地区煤层埋深小于1 000 m且分布稳定,具有一定的煤层气勘探潜力。但煤层气钻井揭示该区煤层含气性变化大,煤层含气量介于0.19～6.7 m³/t,部分地区煤层气组成中CH₄含量小于25%,说明煤层早期成岩时生成吸附的甲烷已被破坏逸散。进一步分析影响该区煤层气富集的主控因素后认为：在煤层直接盖层为砂岩、保存条件差的地区,煤层含气性差,反之,则含气性好,如果有后期生物气的补充,则可以富集成藏。最后指出：该区北部的乌审召区块和南部的纳林河区块,煤层气保存条件好、含气量高、勘探潜力大,可作为下一步煤层气勘探的有利目标区。     

鄂尔多斯盆地多种能源矿产富集规律的比较

鄂尔多斯盆地蕴藏着丰富的石油、天然气、煤炭和铀。在纵向上,石油、煤和铀矿主要分布在侏罗系,天然气主要分布在二叠和奥陶系,天然气位于石油和铀矿的下方,并紧邻石炭-二叠系煤系的上下层位。在平面上,石油位于盆地中南部,铀矿位于盆地边部(北部和西缘),天然气和煤炭资源在全盆地均有分布,可采的煤炭位于盆地边部。在加里东晚期至海西期的古风化壳上形成的古岩溶和广泛分布的大型辫状河三角洲前缘沉积分别控制了下古生界和上古生界天然气的分布,构造转折期和古气候控制了聚煤期,氧化-还原环境控制了铀矿的聚集。盆地多能源成矿演化具有明显的阶段性,具有商业价值的能源矿产聚集成藏的顺序依次为:煤→铀→气→油。伊陕斜坡是进行石油、天然气、煤炭和非常规天然气勘探的理想地区;天环坳陷、西缘逆冲带可开展油-气-煤-铀矿的联合勘探;伊盟隆起、渭北挠褶带和晋西挠褶带可进行煤炭、煤层气和铀矿的协同勘探。     

我国煤层气富集规律及资源潜力新认识

阐述了不同煤阶煤层气富集规律,总结了中高煤阶沉积控藏、水动力控气、断裂控制的特征,并指出是否具有充足的气源补给和良好的封盖条件是低煤阶富集的关键。在煤层气地质资源量计算上虽然仍利用体积法,但随着煤层气勘探开发工作的进一步开展,详实的资源评价参数大大增加了计算结果的准确性,同时丰富可采资源量的研究方法,进一步提高了其结果的可靠性。结合我国煤层气资源分类分布结果,总结了我国煤层气资源整体上“南北分区、东西分带”的特征,即由东向西从相对富气带转变为相对贫气带,由北向南从压力类型区渐变为应力类型区,处于中间地带的华北、鄂尔多斯等盆地容易形成富集高产区。     

煤层含气量定量预测技术及应用

以鄂尔多斯盆地东缘北部保德南地区为例,通过煤层测井资料交会图分析、煤岩心实测含气量数据和测井数据的研究,得到煤层密度与含气量相关性高的敏感参数及其关系式。结合三维地震研究成果,用叠前同时反演技术得到密度数据体和煤层密度属性,对煤层含气量横向展布规律进行定量预测。将煤层含气量定量预测技术应用于鄂尔多斯盆地东缘北部保德南地区,为煤层气有利区评价和井位部署提供了依据。     

国内外煤层气地质对比及其启示

美国、澳大利亚和中国的含煤盆地均很多,但煤层气地质条件差异很大。其中多数盆地地质条件较差,仅少数盆地煤层气资源富集,储层特征和构造、水文条件优越,勘探开发效果好。在圣胡安、沁水等勘探效果良好的盆地内,不同区带（地区）也存在巨大差异。根据煤层气地质条件、富集成藏模式以及开发技术条件,可分为中-高煤阶和低煤阶类型。利用建立的煤层气分类对比方法体系,对美国中-低煤阶型圣胡安盆地、低煤阶型粉河盆地、澳大利亚复合煤阶型鲍温-苏拉特盆地、中国高煤阶型沁水盆地、复合煤阶型鄂尔多斯盆地以及这些盆地中主要区带（地区）进行了对比分析,发现我国的鄂尔多斯、沁水盆地等最具潜力的盆地与圣胡安、鲍温-苏拉特盆地差异较大。樊庄、韩城、延川南、织金等区块仅与圣胡安区3带等相似。因此,我国煤层气地质条件和可采性相对较差,近、中期可有效勘探开发的目标不多。从战略层面看,不宜把中、长期发展目标定得太高;从战术层面看,要重视差异性分析,预测资源甜点,优选目标,并针对性部署勘探开发工作,更要注意控制速度。     

鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发前景

鄂尔多斯盆地东缘蕴藏着丰富的煤层气资源,预测1500m以浅煤层气地质资源量约9×1012m3,是中国石油天然气股份有限公司近期勘探开发的重点区域。为弄清该区煤层气的勘探开发前景,在综合分析鄂尔多斯盆地东缘煤系地层,主力煤层的构造、分布,煤储层的物性、饱和度等煤层气基本地质条件及煤层气资源情况的基础上,认为该区的煤层具有较好的含煤性、含气性和可采性;结合煤层气勘探开发实践,对鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发有利区进行了整体评价,提出了渭北区块的韩城—合阳井区、临汾区块的午城—窑渠井区、吕梁区块的柳林—三交井区、吕梁区块的保德—神府井区是4大煤层气富集区。结论认为:鄂尔多斯盆地东缘资源探明率和资源转化率、勘探程度均较低,煤层气勘探开发前景广阔,具有商业化产气能力和形成大型煤层气田的条件,必将成为全国煤层气规模化、产业化、商业化运作的"甜点"区。     

中国陆上天然气地质特征与勘探领域

中国陆上含天然气盆地主要有克拉通盆地、前陆盆地、陆内裂谷（断陷-拗陷）盆地和走滑（拉分）盆地。发育煤层、陆相暗色泥岩、海相暗色泥岩和海相碳酸盐岩4类气源岩;储层主要为碎屑岩、碳酸盐岩和火山岩储层,以中-低孔渗为主;天然气藏类型多样,主要发育构造气藏、构造-岩性气藏、地层-岩性气藏和裂缝性气藏4种类型。不同类型盆地大气田形成的主控因素不同,如克拉通盆地大气田主要受古隆起、台缘礁滩、大型缓坡等因素控制。中国陆上已形成鄂尔多斯、塔里木、川渝、柴达木及东部5大气区,天然气田（藏）从前寒武系、古生界、中生界至新生界均有分布;从盆地类型看,以克拉通盆地和前陆盆地资源最为丰富。天然气下一步勘探重点领域较多,在克拉通盆地、前陆盆地及裂谷盆地（松辽盆地深层）,评价有利勘探区带（块）33个,勘探面积为84.6×10⁴km²,资源潜力近50.9×10¹²m³,体现了广阔的勘探前景;天然气勘探接替领域主要有生物气、煤层气和页岩气等,在中国勘探潜力较大,是未来勘探的重点。     

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。     

鄂尔多斯盆地东缘煤层气控制因素探讨

根据煤层气含量，鄂尔多斯盆地东缘可划分为北部低含气量区，中部高含气量区和南部中含气量区。影响煤层气含 的主要地质因素为煤层埋藏深度，煤的变质程度、地质构造、煤层厚度，顶底板岩性及岩浆活动等。中部高含气量区是最有利的煤层气勘探目标区。