我國煤層地質(zhì)特征與研究方向思考

石楊

摘 要：現(xiàn)階段，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的越來越完善，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也突飛猛進(jìn)。煤層氣主要成分是甲烷（CH4），是一種與煤炭共生、主要以吸附狀態(tài)賦存于煤層及煤系的非常規(guī)天然氣。煤層氣產(chǎn)業(yè)在我國能源結(jié)構(gòu)中具有重要戰(zhàn)略地位，尤其在生態(tài)文明建設(shè)納入了“五位一體”的總體布局，“綠水青山就是金山銀山”的新時(shí)代。發(fā)展煤層氣產(chǎn)業(yè)對(duì)于保障我國能源安全、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，加快建設(shè)清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系尤為重要，同時(shí)也有利于保障我國煤炭安全生產(chǎn)、減少溫室氣體排放，推進(jìn)我國生態(tài)文明建設(shè)，建設(shè)美麗中國。

關(guān)鍵詞：我國煤層地質(zhì)特征；研究方向思考

引言

研究認(rèn)為應(yīng)建立適應(yīng)我國復(fù)雜多變特殊地質(zhì)條件的具有中國特色的煤層氣地質(zhì)綜合評(píng)價(jià)技術(shù)體系，完善煤與煤層氣（煤系氣）協(xié)同勘查地質(zhì)保障體系、構(gòu)建關(guān)閉礦井煤層氣資源綜合利用地質(zhì)評(píng)價(jià)與保障體系作為新時(shí)代煤層氣地質(zhì)三大研究方向。

1 我國煤層氣資源地質(zhì)特征

1.1煤層氣資源豐富

我國是煤炭資源大國，煤層氣作為煤炭的共生礦產(chǎn)資源也十分豐富。我國煤層氣資源量約占全球的13.7%，位居俄羅斯、美國之后，居世界第三位。我國煤儲(chǔ)層含氣量普遍較高，特別是高煤階分布區(qū)，如華北、川南黔北某些地區(qū)的含氣量超過20m3/t。較高的煤儲(chǔ)層含氣量決定了我國煤層氣資源潛力較大，歷史上多次的資源評(píng)價(jià)表明我國的煤層氣地質(zhì)資源量在30×1012m3/t左右，潛力可觀。

1.2煤層氣賦存條件復(fù)雜氣藏類型多樣

總體來看我國煤層氣資源具有“多個(gè)煤階、多個(gè)深度、多期生氣、多源疊加、多期改造”的地質(zhì)特征。我國煤階煤質(zhì)種類多、煤層埋深跨度大、成煤條件多樣性、成煤時(shí)代多期性、煤變質(zhì)作用疊加性、構(gòu)造變動(dòng)多幕性，造成煤層氣成藏作用的復(fù)雜性和氣藏類型的多樣性。如沁水盆地、鄂爾多斯盆地為克拉通盆地，地層相對(duì)穩(wěn)定，煤巖變質(zhì)程度高，屬中高煤級(jí)，煤層含氣量高，但飽和度低；準(zhǔn)噶爾盆地南部是前陸盆地典型代表，煤層分布連續(xù)性差，厚度變化較大，煤儲(chǔ)層滲透率普遍較低，儲(chǔ)層物性非均質(zhì)性強(qiáng)；二連盆地群則是典型的斷陷盆地，盆地規(guī)模較小，構(gòu)造復(fù)雜，煤層分布不穩(wěn)定，層數(shù)多、煤相變化快，煤巖變質(zhì)程度低，含氣量差異大。

1.3可采資源量比重低

受儲(chǔ)層“三低一多”特征和非均質(zhì)性影響，煤層氣可采儲(chǔ)量比重低。我國煤層氣儲(chǔ)層具有獨(dú)特性，一是煤炭成因復(fù)雜、成煤時(shí)代早，導(dǎo)致煤層氣散失時(shí)間長、吸附飽和度低；二是含煤盆地經(jīng)歷多期改造，導(dǎo)致構(gòu)造煤發(fā)育，結(jié)構(gòu)破碎；三是煤巖壓實(shí)作用強(qiáng)烈，儲(chǔ)層物性差、致密低滲。這些因素造成我國煤層氣儲(chǔ)層具有低含氣飽和度、低滲透率、低儲(chǔ)層壓力以及多構(gòu)造煤的“三低一多”的特性。“三低一多”是影響煤層氣可采性的最重要的地質(zhì)因素。據(jù)估算，我國低孔低滲、構(gòu)造煤、低階煤和深部等難采煤層氣資源量占全國煤層氣資源總量的75%以上。我國煤層氣儲(chǔ)層具有非常強(qiáng)烈的非均質(zhì)性，儲(chǔ)層物性特征、含氣性特征以及控氣條件等在同一井田內(nèi)有著顯著的差異。

2 我國煤層氣地質(zhì)研究今后主要研究方向

2.1建立中國特色的煤層氣地質(zhì)綜合評(píng)價(jià)技術(shù)體系

我國煤層氣資源賦存“多個(gè)煤階、多個(gè)深度、多期生氣、多源疊加、多期改造”的特征。煤層氣儲(chǔ)層具有“低含氣飽和度、低滲透率、低儲(chǔ)層壓力以及多構(gòu)造煤”的特性，同時(shí)受地質(zhì)條件非均一性強(qiáng)烈的影響，同一區(qū)塊尺度范圍內(nèi)的煤層氣井產(chǎn)能差異巨大?，F(xiàn)有理論體系由歐美國家引進(jìn)，僅在我國部分區(qū)塊獲得成功，尚無法指導(dǎo)我國復(fù)雜的、特殊地質(zhì)條件下的煤層氣開發(fā)，尤其是在深部煤層氣和低煤階煤層氣。針對(duì)這一現(xiàn)狀，我國煤層氣地質(zhì)研究工作應(yīng)瞄準(zhǔn)建立適用中國復(fù)雜地質(zhì)特征，具有中國特色的不同分區(qū)、不同層序格架、不同煤階、不同埋深、不同水文地質(zhì)以及采煤采氣過程中煤層氣地質(zhì)條件變化等典型地區(qū)煤層氣地質(zhì)綜合評(píng)價(jià)技術(shù)體系。

2.2完善煤與煤層氣（煤系氣）協(xié)同勘查地質(zhì)保障體系

我國已經(jīng)初步建立了“探煤為主、同步探氣、協(xié)同勘查、綜合評(píng)價(jià)”的多能源協(xié)同勘查理論，建立了含煤盆地多能源疊合成藏模式。煤與煤系氣（煤層氣、煤系頁巖氣、煤系致密砂巖氣等）同源共生，其自然屬性決定了其在勘查開發(fā)過程中相互交織和不可分割，以往對(duì)煤層氣開展的研究相對(duì)較多，而煤系頁巖氣、致密砂巖氣等研究較少。目前單一開發(fā)獨(dú)立的一種資源是不符合地質(zhì)規(guī)律的，必然會(huì)造成對(duì)其他資源遺漏甚至破壞，應(yīng)當(dāng)將煤炭和煤系氣作為一個(gè)資源整體統(tǒng)一進(jìn)行勘查開發(fā)，完善煤與煤層氣（煤系氣）協(xié)同勘查理論體系，實(shí)現(xiàn)理論創(chuàng)新，大大減少重復(fù)工作量，以最少的投入獲得最佳的找礦效果。

2.3構(gòu)建關(guān)閉礦井煤層氣資源綜合利用地質(zhì)評(píng)價(jià)與保障體系

關(guān)閉礦井煤層氣資源綜合利用是生態(tài)文明建設(shè)的新方向，也為煤層氣地質(zhì)工作提供了新的領(lǐng)域。關(guān)閉礦井采動(dòng)、采空區(qū)內(nèi)煤層氣吸附解吸、遷移規(guī)律和空間分布特征是研究關(guān)閉礦井煤層氣資源評(píng)價(jià)體系、抽采技術(shù)方法的基礎(chǔ)。結(jié)合采動(dòng)上覆瓦斯卸壓運(yùn)移“三帶”理論及“O”型圈理論，分析礦井關(guān)閉后覆巖裂隙橫縱分區(qū)內(nèi)的變化規(guī)律，研究采動(dòng)、采空區(qū)煤層氣的來源、成分和賦存狀態(tài)，以及礦井關(guān)閉后本煤層和鄰近層煤層氣運(yùn)移過程及分布規(guī)律，綜合分析單煤層開采及多煤層開采條件下關(guān)閉煤礦井瓦斯的運(yùn)移規(guī)律、賦存狀態(tài)、評(píng)價(jià)方法以及主控因素，構(gòu)建關(guān)閉礦井煤層氣資源綜合利用地質(zhì)評(píng)價(jià)與保障體系是今后煤層氣地質(zhì)理論研究的重要方向。

結(jié)語

我國煤層氣資源豐富，但賦存條件復(fù)雜、氣藏類型多樣、可采比重偏低。煤層氣資源具有“多個(gè)煤階、多個(gè)深度、多期生氣、多源疊加、多期改造”的特征，煤層氣儲(chǔ)層具有“低含氣飽和度、低滲透率、低儲(chǔ)層壓力以及多構(gòu)造煤”的特性，同時(shí)儲(chǔ)層非均一性強(qiáng)烈，導(dǎo)致賦存條件復(fù)雜、可采資源量比重偏低。

參考文獻(xiàn)

[1] 張遂安，袁玉，孟凡圓.我國煤層氣開發(fā)技術(shù)進(jìn)展[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2016，44（5）：1-5.

[2] 高為，田維江，秦文，等.貴州省煤層氣與頁巖氣共探共采的地質(zhì)優(yōu)選[J].斷塊油氣田，2014，21（1）：36-38.

[3] 葉建平，陸小霞.我國煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)進(jìn)展[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2016，44（1）：24-28，46.