中國(guó)煤層氣儲(chǔ)層研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

高明專

貴州盤江煤電集團(tuán)技術(shù)研究院有限公司，中國(guó)·貴州 盤州 553536

隨著現(xiàn)代能源需求的不斷增加，對(duì)中國(guó)的煤層氣儲(chǔ)層進(jìn)行研究的必要性不斷增加，當(dāng)前中國(guó)已經(jīng)基本掌握了煤層氣儲(chǔ)層的選址技術(shù)和對(duì)煤層氣儲(chǔ)層模擬軟件的開發(fā)技術(shù)，以此更好地降低煤層結(jié)構(gòu)傳粉碎的現(xiàn)象。在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，煤層氣儲(chǔ)層的研究得到質(zhì)的飛躍。盡管中國(guó)近年來(lái)煤層氣儲(chǔ)層上取得了一定的成就，但與其他國(guó)家相比依然存在一定差距。因而論文主要基于當(dāng)前的國(guó)際文獻(xiàn)資料，對(duì)中國(guó)煤層氣儲(chǔ)層的研究現(xiàn)狀進(jìn)行探討，并對(duì)后續(xù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

煤層氣；儲(chǔ)層；評(píng)價(jià)；預(yù)測(cè)

1 引言

煤層氣屬于從地面上開采而來(lái)的非常規(guī)天然氣，對(duì)于中國(guó)的建設(shè)生產(chǎn)能夠提供更好地能源支持。同時(shí)煤層氣也屬于清潔能源中的一種，能夠用作于氣態(tài)燃料和化工原料，但由于在中國(guó)的開采技術(shù)研發(fā)較晚的情況下，煤層氣的開放程度還處于低下狀態(tài)。煤層氣的利用能夠降低煤層中的瓦斯氣體，以此更好地對(duì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，降低溫室效應(yīng)出現(xiàn)的概率。由此可見，煤層氣實(shí)際上是一種更具有環(huán)保意義的新能源礦種，因而對(duì)其進(jìn)行研究是具有必要性的。

2 中國(guó)煤層氣儲(chǔ)層研究的重要性

在21世紀(jì)人們生活節(jié)奏不斷加快的情況下，能源的使用速度不斷增加，因而為了更好地滿足未來(lái)人們的生活生產(chǎn)需求，就需要對(duì)新能源進(jìn)行研究以及開發(fā)，以此彌補(bǔ)能源的缺口。但在當(dāng)前情況下，中國(guó)的天然氣在開采生產(chǎn)的過(guò)程中存在著供需平衡的態(tài)勢(shì)，但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展將會(huì)出現(xiàn)供不應(yīng)求的形現(xiàn)象，因而在當(dāng)前的能源形勢(shì)下，煤層氣的研究以及開發(fā)將是替補(bǔ)能源缺口的一個(gè)重要途徑。因而對(duì)中國(guó)煤層氣儲(chǔ)層研究不僅是國(guó)家發(fā)展的要求，同時(shí)也是人類生存的要求，因而就需要對(duì)煤層氣的聚集區(qū)域以及存儲(chǔ)條件進(jìn)行研究，以此更好地提高能源的開發(fā)和開采效率，在未來(lái)滿足社會(huì)發(fā)展的需要。在現(xiàn)階段，能源的持續(xù)供應(yīng)是提高社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)效率的重要保障，因而就需要相關(guān)的科研學(xué)者投入更大的精力于研究開發(fā)中，以此為國(guó)家的建設(shè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。[1]

3 煤層氣儲(chǔ)層研究現(xiàn)狀

相對(duì)于以美國(guó)為例的其他國(guó)家而言，中國(guó)的煤層氣儲(chǔ)層仍然存在一定的進(jìn)步空間，在進(jìn)行煤層氣的理論研究上還尚未成熟，同時(shí)盡管近年來(lái)中國(guó)的煤層氣儲(chǔ)層預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法和技術(shù)有了一定的提升，但在實(shí)際的工作中依然存在不足之處，因?yàn)榫托枰獙?duì)其方法和技術(shù)進(jìn)行深入研究，以此更好地推動(dòng)中國(guó)煤層氣儲(chǔ)層工作的順利進(jìn)行。

3.1 煤層氣儲(chǔ)層描述及儲(chǔ)層評(píng)價(jià)

在進(jìn)行煤層氣儲(chǔ)層的研究分析時(shí)，主要通過(guò)結(jié)合外來(lái)文獻(xiàn)資料的方式進(jìn)行研究方法以及理論上的深入發(fā)掘，以此將煤層氣地質(zhì)學(xué)與儲(chǔ)層工程有機(jī)結(jié)合，由此實(shí)現(xiàn)研究的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)相結(jié)合研究的目的。其中在研究時(shí)，煤層氣儲(chǔ)層主要包括基礎(chǔ)地質(zhì)、煤巖學(xué)、吸附儲(chǔ)集、儲(chǔ)層物性及流體5 個(gè)方面，其中由于其基本特征有所不同，而在研究中呈現(xiàn)不同的形態(tài)。其中，中吸附儲(chǔ)集和儲(chǔ)層物性特征是進(jìn)行魔性研究的重要核心，其研究的主要目的就在于通過(guò)儲(chǔ)層地質(zhì)模型的構(gòu)造，將實(shí)際的數(shù)據(jù)體現(xiàn)出來(lái)，以此更好地將煤層氣的儲(chǔ)量精確計(jì)算出來(lái)。在研究的和過(guò)程中就需要將相關(guān)的評(píng)價(jià)參數(shù)提出，其中主要包括①煤層氣儲(chǔ)層賦存狀態(tài)及煤巖參數(shù)；②煤層氣儲(chǔ)集特征參數(shù)；③煤層氣儲(chǔ)層物性參數(shù)；④流體特征參數(shù)；⑤生產(chǎn)排采參數(shù)?？蒲姓咄ㄟ^(guò)大量的實(shí)驗(yàn)操作以及實(shí)驗(yàn)井測(cè)所得到的數(shù)據(jù)。在當(dāng)前的情況下，測(cè)井作為一種最為常用的測(cè)量手段，能夠通過(guò)已有的資料進(jìn)行煤層厚度和煤的工業(yè)分析值的確定，并通過(guò)其數(shù)據(jù)分析，對(duì)煤層氣含量以及滲透率進(jìn)行估算，進(jìn)而對(duì)吸附等溫曲線進(jìn)行確定，提高測(cè)驗(yàn)的總體精度。[2]

在當(dāng)前的研究中，相關(guān)人員結(jié)合盆地機(jī)構(gòu)對(duì)中國(guó)煤儲(chǔ)層進(jìn)行了初步研究，利用21世紀(jì)以來(lái)的煤層氣鉆井滲透率資料對(duì)中國(guó)主要煤層氣聚集區(qū)進(jìn)行滲透率的研究，并對(duì)其影響因素進(jìn)行了深入分析。同時(shí)也有科研工作者結(jié)合美國(guó)的實(shí)驗(yàn)資料對(duì)中國(guó)與美國(guó)地質(zhì)的不同今次那個(gè)煤質(zhì)特點(diǎn)的對(duì)比。由此得出指出區(qū)域巖漿熱變質(zhì)有利于提高煤層氣含量和滲透率的結(jié)論，為中國(guó)煤層氣的開發(fā)利用提供了重要的基礎(chǔ)保障。除此之外，科研學(xué)者還利用構(gòu)造應(yīng)力原理對(duì)煤層裂縫以及孔隙進(jìn)行了研究，并取得一定的成果運(yùn)用于具體的實(shí)踐中。[3]

煤層氣儲(chǔ)層模擬技術(shù)的研究和開發(fā)處于一個(gè)不斷發(fā)展的階段，在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中，煤層氣儲(chǔ)層模擬技術(shù)能夠更好地提高煤層氣的茶涼，同時(shí)為煤層氣的開發(fā)設(shè)計(jì)提供重要的參數(shù)依據(jù)，以此更好地提高煤層氣的開采經(jīng)濟(jì)量，并在實(shí)際的煤層井開發(fā)中快速地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

近年來(lái)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步使得中國(guó)的煤層氣儲(chǔ)層模擬技術(shù)得到了一定的提升，中國(guó)的煤炭科學(xué)研究院已開始使用從美國(guó)引進(jìn)的COM ET PC-3D、CO ALGAS、COM ET2 三種儲(chǔ)層模擬軟件，以此提高了煤層氣開發(fā)生產(chǎn)的整體效率。

3.2 煤層氣儲(chǔ)層分布、預(yù)測(cè)及選區(qū)評(píng)價(jià)

在當(dāng)期情況下，中國(guó)的煤層氣儲(chǔ)層分布、預(yù)測(cè)及選區(qū)評(píng)價(jià)已取得了較大的發(fā)展，有科研學(xué)者好、根據(jù)煤層甲烷的生成及賦存條件對(duì)中國(guó)的煤層氣資源分布區(qū)進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)價(jià)，并以構(gòu)造區(qū)為基礎(chǔ)對(duì)煤層氣的分布進(jìn)行了分區(qū)比例的數(shù)據(jù)顯示。其中中華北區(qū)煤層氣資源量占全國(guó)煤層氣資源總量的57%，西北區(qū)占 33%，華南區(qū)占 8%，東北區(qū)占 2%，通過(guò)大量的數(shù)據(jù)測(cè)量使使得評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)得到了一定的認(rèn)可。同時(shí)在進(jìn)行煤層氣的分布、預(yù)測(cè)以及選取評(píng)價(jià)上也得到了更深層次的研究。其中主要思路是對(duì)煤層氣聚集區(qū)進(jìn)行地質(zhì)背景的研究，并對(duì)煤層氣的飽和度以及滲透率進(jìn)行研究，以此更好地提高煤層氣的高滲區(qū)以及聚集區(qū)。[4]

4 煤層氣儲(chǔ)層研究發(fā)展趨勢(shì)

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，中國(guó)對(duì)能源的需求也在不斷增加，因而在未來(lái)人口不斷增加的情況下，煤層氣儲(chǔ)層研究的必要性將更加凸顯?，F(xiàn)階段，中國(guó)的天然氣需求量已達(dá)到674 億立方米，而當(dāng)前為中國(guó)探明的團(tuán)燃?xì)鈨?chǔ)量為2．5 萬(wàn)億立方米，年產(chǎn)天然氣340 億立方米。而隨著21 實(shí)際工業(yè)的不斷發(fā)展，天然氣的使用需求將面臨更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因而就需要對(duì)新的礦種進(jìn)行研究開發(fā)，以此更好地滿足人們的生活生產(chǎn)需求?，F(xiàn)階段，，對(duì)煤層氣的研究還處于初級(jí)階段，而預(yù)計(jì)在2030年，煤層氣將成為一種新能源展現(xiàn)在日常的生活以及生產(chǎn)中。

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展變化的背景下，對(duì)煤層氣儲(chǔ)層進(jìn)行研究也需要依賴科技的力量進(jìn)行。在未來(lái)的發(fā)展中，將會(huì)建立煤層氣儲(chǔ)層遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)，過(guò)計(jì)算機(jī)多媒體互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及GPS、GIS、GPRS 等多項(xiàng)信息技術(shù)的整合應(yīng)用，并結(jié)合高精度液位傳感系統(tǒng)、對(duì)煤層氣的資源總量進(jìn)行控制，在此類高科技的管理系統(tǒng)支撐下，將更大程度上提高了煤層氣監(jiān)控的實(shí)效性，為存在大量煤層氣的聚集區(qū)進(jìn)行及時(shí)地優(yōu)化處理，以此更好地提高能源的整體勘測(cè)質(zhì)量。在未來(lái)，數(shù)據(jù)化的監(jiān)控系統(tǒng)將可以實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，以此更好地提升企業(yè)對(duì)煤層氣的監(jiān)督能力。在未來(lái)研究的過(guò)程中將更多依靠科技手段進(jìn)行對(duì)儲(chǔ)層的研究，由于煤層氣在地質(zhì)中的變化是十分多變的，因而就需要基于煤層氣高聚集區(qū)的所需的調(diào)價(jià)以及影響因素進(jìn)行研究，同時(shí)更需要對(duì)煤層氣地質(zhì)選區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià)研究，建立一套完善的評(píng)價(jià)體系，以此更好地對(duì)煤層氣的質(zhì)量以及成藏條件進(jìn)行鑒別，以此更好地對(duì)煤層氣的滲流率以及存儲(chǔ)等核心問(wèn)題進(jìn)行深入研究，進(jìn)而提高煤層氣的開采質(zhì)量。[5]

在未來(lái)，科學(xué)研究者可以通過(guò)現(xiàn)代科技手段對(duì)煤層氣存儲(chǔ)的低溫場(chǎng)、地壓場(chǎng)、地應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行研究，以此從更新的角度對(duì)煤層氣的儲(chǔ)藏以及吸附機(jī)理進(jìn)行研究，以此取得更大的突破進(jìn)展。其次，可以利用煤樣光片、鑄體薄片、超薄切片等技術(shù)手段對(duì)煤層氣的孔隙以及裂隙進(jìn)行研究，通過(guò)不同層次的對(duì)比研究，以此更明確儲(chǔ)層的性質(zhì)，而在未來(lái)，勘測(cè)技術(shù)手段的不斷提升將將使得研究的范圍更加廣泛。同時(shí)在科技手段的支撐下，將取得更大的研究進(jìn)展。

再者，在未來(lái)還需加強(qiáng)某些勘探區(qū)塊的煤儲(chǔ)層特征、分布及預(yù)測(cè)和資源評(píng)價(jià)等研究工作，尤其在一些煤層氣聚集的區(qū)域更需要依據(jù)地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行研究，以此更好地對(duì)煤層氣的存儲(chǔ)做出優(yōu)化策略。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，作為能源需求大國(guó)，中國(guó)在新型礦種的研究上需要投入更大的研究力度，以此更好地將現(xiàn)代科技與煤層氣儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)評(píng)估結(jié)合起來(lái)，提高勘測(cè)的穩(wěn)定性。而隨著中國(guó)西部大開發(fā)和西氣東輸戰(zhàn)略的實(shí)施，政府部門以及科學(xué)研究者對(duì)新疆區(qū)域的煤層氣儲(chǔ)層資源投入了更大的關(guān)注力度，而在未來(lái)，中國(guó)將現(xiàn)代的GPS 以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融入帶精細(xì)地質(zhì)的研究中，進(jìn)而使得研究的深度將不斷提升。同時(shí)，中國(guó)也將積極學(xué)習(xí)外來(lái)文獻(xiàn)資料的精髓，并將其運(yùn)用到實(shí)際的地質(zhì)以及煤層氣的勘探中，以此實(shí)現(xiàn)更大的突破。