我國煤層氣的地質特征和勘探開發技術

摘要：本文初步分析了影響煤層氣的生成，保存和富集的三個主要地質因素：構造和熱事件、沉積環境及地下水因素；討論了我國煤層氣的資源狀況、分布區域及分布特點；最后對我國煤層氣的勘探開發前景進行了展望。

關鍵字：煤層氣；地質特征；勘探技術

引言;煤層氣俗稱“瓦斯”，與煤炭伴生、以吸附或游離狀態儲存于煤層內的非常規天然氣，主要成份是甲烷（CH4）。其熱值是通用煤的2-5倍，與天然氣熱值相當，可以與天然氣混輸混用，是上好的工業、化工、發電和居民生活的潔凈燃料；當煤層氣空氣濃度達到5%-16%時，遇明火就會爆炸，這是煤礦瓦斯爆炸事故的根源；煤層氣直接排放到大氣中，其溫室效應約為二氧化碳的21倍，對生態環境破壞性極強。因此，從能源、安全和環保的角度看，煤層氣的開采具有重要意義。

1 中國煤層氣的資源潛力和分布特征

我國煤層氣資源豐富，我國埋深2000m以內煤層氣地質資源量約36萬億立方米，與常規的天然氣資源量相當，約占世界煤層氣總資源量的10%，居俄羅斯、加拿大之后排第3位。目前，中國煤層氣可采資源量約10萬億立方米，累計探明煤層氣地質儲量1023億立方米，可采儲量約470億立方米。全國95%的煤層氣資源分布在晉陜內蒙古、新疆、冀豫皖和云貴川渝等四個含氣區，其中晉陜內蒙古含氣區煤層氣資源量最大，為17.25萬億立方米，占全國煤層氣總資源量的一半左右。

中國五大聚煤區包括西北、華北、東北、滇藏及華南聚煤大區，華北和西北聚煤大區為主，分別占全國總資源量的62.67％和27.98%，其次為華南聚煤大區，東北聚煤大區煤層氣資源量相對較低，滇藏聚煤大區煤層氣資源量極少[8](表2)。

煤層氣資源具有主要含氣盆地集中分布，中小盆地資源量有限的特點[9，10]。地質資源量大于1×1012m3的含氣盆地有鄂爾多斯、沁水、準噶爾、滇東黔西、二連、吐哈、塔里木、天山和海拉爾9個盆地，其中鄂爾多斯盆地資源量最大，約9.86×1012m3，占全國的26．79％，其次為沁水盆地，資源量為3.95×1012m3，占全國的10．73％；資源量在1×1011～1×1012m3之間的含氣盆地有川南黔北等16個盆地；地質資源量在2×1010～1×1011m3之間的含氣盆地有陰山等6個盆地；資源量小于2×1010m3的含氣盆地有遼西等11個盆地。

2 煤層氣勘探開發前景

首先，華北中、高煤階區仍是煤層氣勘探開發的主戰場。華北地區預測煤層氣遠景資源量為17.15×1012m3，占全國62.5％，其中在中、高煤階區的遠景資源量123×108m3，占全國44％。這類煤階一般煤層割理發育，煤儲層物性好，封蓋條件好，保存條件有利，高產條件優越。

其次，應加強東北、西北低煤階煤層氣的勘探。東北、西北的侏羅系一下第三系，廣泛沉積一套陸相低煤階中小型含煤盆地，在連續沉積較大型盆地的斜坡帶，尋找古水動力場相對穩定、原生割理發育和優質巨厚煤層分布區，即尋找高飽和生物降解型煤層氣田，這類地區盡管含氣量低，但煤層巨厚、物性好、含氣飽和度高，可形成高產區。據預測，低煤階煤層氣遠景資源量約為8×1012m3，約占全國總資源量30％。近幾年美國粉河、尤因塔等盆地發現這類高產煤層氣田。

再次，南方有23個相對較大殘留型含煤盆地，煤層氣遠景資源量約為2.15x1012m3，占全國8％；其中貴州六盤水盆地煤層厚15～25m，含氣量lO-35m3/t，9個殘余向斜面積達4355km2，煤層氣遠景資源量約(7000～9000)×108m3。

此外，江西萍樂地區煤層氣也比較富集，有利勘探面積2400km2，煤層氣遠景資源量約400×108m3。對這些有利目標應深化研究煤層氣成藏條件，優選有利區塊進行鉆探。南方還有一些巨厚煤層分布的小盆地，如云南省一些第三系小盆地，也是低煤階煤層氣勘探有利地區。

3 常規的煤層氣勘探開發技術

常規的煤層氣開發技術是指當前得到廣泛應用、已經形成了完整的理論和施工操作程序的地面垂直井成熟技術系列，這個技術系列實際上是構成目前煤層氣工業基礎的四大支柱：排水采氣理論、儲層數值模擬技術、鉆井與完井技術、儲層激勵技術（分導流、增壓、飽和、脫附四種形式）。

在這四大支柱中，排水采氣理論反映了煤層氣產出的地質學和物理學過程，儲層模擬技術以其準確和實用而成為各種開發技術的虛擬實施工具，兩者對煤層氣開發具有一般性和通用性，因而有全面的指導意義。而后兩項技術（特別是儲層激勵技術）會隨著施工對象的變化而變化，具有一定的方向性和局限性，是常規煤層氣開發技術中最大的變數，也是影響煤層氣產量最重要的技術因素。

4 結論

煤層氣成藏的地質因素中，構造因素是最為重要而直接的控氣因素；沉積環境主要影響煤儲層的生氣潛力、儲集性能及滲透性；地下水對煤層氣的生成、運移和富集具有一定的控制作用；三者有利匹配，則有利于煤層氣的成藏和勘探開發。

中國煤層氣資源潛力非常巨大，有著良好的勘探開發前景。從可持續發展的能源戰略看，煤層氣可以作為天然氣的現實接替能源，從而改善中國不合理的以煤炭為主的能源結構，保證國民經濟的穩定、快速、健康發展。由于中國的煤層氣藏普遍具有低壓，低滲透、低飽和及高吸附性的特點，造成其開采難度大，如何提高煤層氣開采的回收量和回收率，是中國煤層氣開采的關鍵問題。

煤層氣增產措施有水力壓裂改造技術、注氣增產技術、多分支水平井技術、復合射孔壓裂技術、采煤采氣一體化技術和洞穴完井技術。其中水力壓裂改造技術和注入驅替增產技術是目前開采煤層氣的主要的增產措施。根據中國煤層氣藏的特點，利用并優化現有的增產技術，研究適合我國煤層氣儲層特點的增產技術是以后研究的方向。

參考文獻

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