我国煤层气的地质特征和勘探开发技术

摘要：本文初步分析了影响煤层气的生成，保存和富集的三个主要地质因素：构造和热事件、沉积环境及地下水因素；讨论了我国煤层气的资源状况、分布区域及分布特点；最后对我国煤层气的勘探开发前景进行了展望。

关键字：煤层气；地质特征；勘探技术

引言;煤层气俗称“瓦斯”，与煤炭伴生、以吸附或游离状态储存于煤层内的非常规天然气，主要成份是甲烷（CH4）。其热值是通用煤的2-5倍，与天然气热值相当，可以与天然气混输混用，是上好的工业、化工、发电和居民生活的洁净燃料；当煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源；煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。因此，从能源、安全和环保的角度看，煤层气的开采具有重要意义。

1 中国煤层气的资源潜力和分布特征

我国煤层气资源丰富，我国埋深2000m以内煤层气地质资源量约36万亿立方米，与常规的天然气资源量相当，约占世界煤层气总资源量的10%，居俄罗斯、加拿大之后排第3位。目前，中国煤层气可采资源量约10万亿立方米，累计探明煤层气地质储量1023亿立方米，可采储量约470亿立方米。全国95%的煤层气资源分布在晋陕内蒙古、新疆、冀豫皖和云贵川渝等四个含气区，其中晋陕内蒙古含气区煤层气资源量最大，为17.25万亿立方米，占全国煤层气总资源量的一半左右。

中国五大聚煤区包括西北、华北、东北、滇藏及华南聚煤大区，华北和西北聚煤大区为主，分别占全国总资源量的62.67％和27.98%，其次为华南聚煤大区，东北聚煤大区煤层气资源量相对较低，滇藏聚煤大区煤层气资源量极少[8](表2)。

煤层气资源具有主要含气盆地集中分布，中小盆地资源量有限的特点[9，10]。地质资源量大于1×1012m3的含气盆地有鄂尔多斯、沁水、准噶尔、滇东黔西、二连、吐哈、塔里木、天山和海拉尔9个盆地，其中鄂尔多斯盆地资源量最大，约9.86×1012m3，占全国的26．79％，其次为沁水盆地，资源量为3.95×1012m3，占全国的10．73％；资源量在1×1011～1×1012m3之间的含气盆地有川南黔北等16个盆地；地质资源量在2×1010～1×1011m3之间的含气盆地有阴山等6个盆地；资源量小于2×1010m3的含气盆地有辽西等11个盆地。

2 煤层气勘探开发前景

首先，华北中、高煤阶区仍是煤层气勘探开发的主战场。华北地区预测煤层气远景资源量为17.15×1012m3，占全国62.5％，其中在中、高煤阶区的远景资源量123×108m3，占全国44％。这类煤阶一般煤层割理发育，煤储层物性好，封盖条件好，保存条件有利，高产条件优越。

其次，应加强东北、西北低煤阶煤层气的勘探。东北、西北的侏罗系一下第三系，广泛沉积一套陆相低煤阶中小型含煤盆地，在连续沉积较大型盆地的斜坡带，寻找古水动力场相对稳定、原生割理发育和优质巨厚煤层分布区，即寻找高饱和生物降解型煤层气田，这类地区尽管含气量低，但煤层巨厚、物性好、含气饱和度高，可形成高产区。据预测，低煤阶煤层气远景资源量约为8×1012m3，约占全国总资源量30％。近几年美国粉河、尤因塔等盆地发现这类高产煤层气田。

再次，南方有23个相对较大残留型含煤盆地，煤层气远景资源量约为2.15x1012m3，占全国8％；其中贵州六盘水盆地煤层厚15～25m，含气量lO-35m3/t，9个残余向斜面积达4355km2，煤层气远景资源量约(7000～9000)×108m3。

此外，江西萍乐地区煤层气也比较富集，有利勘探面积2400km2，煤层气远景资源量约400×108m3。对这些有利目标应深化研究煤层气成藏条件，优选有利区块进行钻探。南方还有一些巨厚煤层分布的小盆地，如云南省一些第三系小盆地，也是低煤阶煤层气勘探有利地区。

3 常规的煤层气勘探开发技术

常规的煤层气开发技术是指当前得到广泛应用、已经形成了完整的理论和施工操作程序的地面垂直井成熟技术系列，这个技术系列实际上是构成目前煤层气工业基础的四大支柱：排水采气理论、储层数值模拟技术、钻井与完井技术、储层激励技术（分导流、增压、饱和、脱附四种形式）。

在这四大支柱中，排水采气理论反映了煤层气产出的地质学和物理学过程，储层模拟技术以其准确和实用而成为各种开发技术的虚拟实施工具，两者对煤层气开发具有一般性和通用性，因而有全面的指导意义。而后两项技术（特别是储层激励技术）会随着施工对象的变化而变化，具有一定的方向性和局限性，是常规煤层气开发技术中最大的变数，也是影响煤层气产量最重要的技术因素。

4 结论

煤层气成藏的地质因素中，构造因素是最为重要而直接的控气因素；沉积环境主要影响煤储层的生气潜力、储集性能及渗透性；地下水对煤层气的生成、运移和富集具有一定的控制作用；三者有利匹配，则有利于煤层气的成藏和勘探开发。

中国煤层气资源潜力非常巨大，有着良好的勘探开发前景。从可持续发展的能源战略看，煤层气可以作为天然气的现实接替能源，从而改善中国不合理的以煤炭为主的能源结构，保证国民经济的稳定、快速、健康发展。由于中国的煤层气藏普遍具有低压,低渗透、低饱和及高吸附性的特点，造成其开采难度大，如何提高煤层气开采的回收量和回收率，是中国煤层气开采的关键问题。

煤层气增产措施有水力压裂改造技术、注气增产技术、多分支水平井技术、复合射孔压裂技术、采煤采气一体化技术和洞穴完井技术。其中水力压裂改造技术和注入驱替增产技术是目前开采煤层气的主要的增产措施。根据中国煤层气藏的特点，利用并优化现有的增产技术，研究适合我国煤层气储层特点的增产技术是以后研究的方向。

参考文献

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