我國(guó)煤層氣地質(zhì)特征與研究方向思考

＊韓忠勤

（貴州省油氣勘查開(kāi)發(fā)工程研究院 貴州 550000）

煤層氣是一種非常規(guī)天然氣，其主要組成成分為甲烷，它與煤炭共生，通常吸附態(tài)賦存于煤層。煤層氣作為一種清潔能源，其在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位。煤層氣的研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展有利于我國(guó)能源安全的保障和能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，與此同時(shí)，對(duì)我國(guó)現(xiàn)代能源體系建設(shè)具有重要作用，對(duì)我國(guó)生態(tài)文明的建設(shè)具有重要意義。

1.我國(guó)煤層氣概況

(1)資源總量

我國(guó)對(duì)煤層氣資源進(jìn)行評(píng)價(jià)已有十多輪，在2006年的資源評(píng)價(jià)中，我國(guó)的煤層氣總量接近37萬(wàn)億立方米，可采資源的總量接近11萬(wàn)億立方米。到了2015年對(duì)煤層氣資源進(jìn)行的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)則表明煤層氣總量接近30萬(wàn)億立方米，可采資源的總量約為12.5萬(wàn)億立方米。新一輪的評(píng)價(jià)表明我國(guó)的煤層氣資源略有減少，但總資源量還是比較豐富，在全世界排在第三位。

(2)資源分布

對(duì)于我國(guó)的煤層氣資源，其分布可以劃分為五大賦氣區(qū)，按照資源量從少到多分別是青藏、東北、南方、西北和華北（圖1）。青藏賦氣區(qū)僅占全國(guó)總量的萬(wàn)分之一左右，東北賦氣區(qū)占全國(guó)的9.67%，南方賦氣區(qū)占全國(guó)的18.18%，西北賦氣區(qū)則大約占全國(guó)的四分之一，占比最大的華北賦氣區(qū)，其資源最為豐富，大約14萬(wàn)億立方米，約占全國(guó)的46.27%。分析主要含煤盆地，其中最大煤層氣資源的鄂爾多斯盆地，其總量約為7.2萬(wàn)億立方米，約為全國(guó)總資源的四分之一；其次為沁水盆地，約占全國(guó)總量的13%。其中還有如天山盆地、海拉爾盆地、吐哈盆地等7個(gè)盆地的煤層氣資源都超過(guò)了1萬(wàn)億立方米的量。

圖1 五大賦氣區(qū)的煤層氣資源比重

我國(guó)煤層氣其分布上還是主要為上古生界和中生屆，在新生界新近系與古近系中的分布都不多。其中上古生界的煤層氣總量約占全國(guó)總量的49.91%，而中生界的煤層氣總量約占全國(guó)總量的49.98%。對(duì)五大賦氣區(qū)的煤層氣資源分布分析發(fā)現(xiàn)，青藏賦氣區(qū)幾乎都在上古生界，而東北賦氣區(qū)則主要集中在中生界，約占該區(qū)域的97%，只有很少一部分分布于新生界和上古生界。南方賦氣區(qū)的煤層氣主要在上古生界，少部分在中生界，新生界也只有很少一部分。西北賦氣區(qū)與東北賦氣區(qū)類似，主要也集中在中生界；而華北賦氣區(qū)則分布于中生界和上古生界。

對(duì)于我國(guó)煤層氣資源的縱向分布分析，其分布也較為均勻。按照深度可劃分為三個(gè)深度，風(fēng)化帶-1000m煤層氣資源量占比為37.2%；1000-1500m煤層氣資源量占比為31.3%、1500-2000m煤層氣資源量占比為31.5%。現(xiàn)如今對(duì)煤層氣的勘查與開(kāi)發(fā)重點(diǎn)在前兩個(gè)深度，所開(kāi)展的工作量也比較少，1500m以上深度的開(kāi)發(fā)因?yàn)榧夹g(shù)和經(jīng)濟(jì)等因素而難以開(kāi)發(fā)利用。目前我國(guó)的淺煤層氣的資源量在三種煤階煤層中整體分布還是比較均勻的，在東北與西北地區(qū)主要分布著低階煤，而在華北和南方地區(qū)則以中高階煤為主。

2.我國(guó)煤層氣資源的地質(zhì)特征

(1)資源豐富

作為煤炭資源大國(guó)，我國(guó)的煤層氣是煤炭共生資源，故其儲(chǔ)量也極其豐富。其煤層氣總量整體占比接近全球的14%，處在全球第三位。煤儲(chǔ)層含氣量在我國(guó)普遍都是比較高的，尤其是在高階煤分布區(qū)，像華北的某些地區(qū)，其煤儲(chǔ)層含氣量每噸可以高達(dá)20立方米以上。這種煤儲(chǔ)層含氣量高也就意味著我國(guó)煤層氣資源比較豐富，我國(guó)的煤層氣地質(zhì)資源量多次評(píng)價(jià)大約為30萬(wàn)億立方米，其存儲(chǔ)量巨大。

(2)氣藏類型多樣

在我國(guó)，煤質(zhì)和煤階的種類比較多，且煤層所儲(chǔ)存的深度跨度比較大，煤成型的條件也比較多樣化，煤成型的時(shí)代也多期，煤變質(zhì)作用也具有疊加性，加之其構(gòu)造變動(dòng)多幕性，使得煤層氣形成氣藏作用比較復(fù)雜而且所形成的的氣藏類型也比較多樣。像沁水盆地，其地層相對(duì)而言就比較穩(wěn)定，其煤巖變質(zhì)的可能性更高，它歸屬于中高煤級(jí)，其煤層所含氣量就會(huì)比較高，然而其飽和度卻相對(duì)較低。前陸盆地，典型的就是準(zhǔn)葛爾盆地，其煤層分布上較差的連續(xù)性，厚度有較大的變化，其具有較低的煤儲(chǔ)層滲透率。而斷陷盆地，如二連盆地，其規(guī)模很小而且構(gòu)造較為復(fù)雜，煤層整體分布并不穩(wěn)定，其煤相變化較迅速且層數(shù)多，煤巖的變質(zhì)程度也比較低，含氣量存在較大的差異。

(3)可采量比重低

由于前文所述的儲(chǔ)層特征及非均質(zhì)的影響，我國(guó)的煤層氣可采量比重還很低。其煤層氣儲(chǔ)層的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：一方面其煤炭形成原因比較復(fù)雜，形成時(shí)間很早，使得煤層氣長(zhǎng)時(shí)間散失，且吸附飽和度也比較低；另一方面含煤的盆地歷經(jīng)過(guò)幾番改造，使得其中的部分煤結(jié)構(gòu)破碎；還有一點(diǎn)，煤巖強(qiáng)烈的壓實(shí)作用，儲(chǔ)層的物性較差，且致密低滲。以上種種原因致使我國(guó)的煤層氣的儲(chǔ)層滲透率、儲(chǔ)層壓力和含氣飽和度都比較低，同時(shí)構(gòu)造煤較多的特征，這些特征是我國(guó)煤層氣可采率較低的重要原因。

根據(jù)估算，在我國(guó)的低階煤、構(gòu)造煤、低孔滲透以及深部等難采的煤層氣量占我國(guó)的煤層氣總量的四分之三以上。在我國(guó)，煤層氣儲(chǔ)層非均質(zhì)性比較明顯，在同一井田里控氣條件、含氣性及儲(chǔ)層物性的差異比較大。其原因一方面歸結(jié)于煤形成環(huán)境使得煤層的煤質(zhì)特征、厚度等差別很大；另一個(gè)方面則是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)致使煤層氣藏的煤體結(jié)構(gòu)、控制因素等存在差異。這種非均質(zhì)性使得煤層氣在開(kāi)發(fā)的時(shí)候產(chǎn)氣量差異很明顯，不能整體降壓、也無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效降壓漏斗作用，從而影響其開(kāi)采。

3.我國(guó)煤層氣地質(zhì)研究研究方向

(1)建立科學(xué)的評(píng)價(jià)技術(shù)體系

我國(guó)的煤層氣資源的特征及儲(chǔ)層特性如前文所述，這使得同一區(qū)域的煤層氣在一定尺度范圍內(nèi)都具有很明顯的差異?，F(xiàn)如今的很多理論體系我們都是引進(jìn)的西方國(guó)家的，在我國(guó)實(shí)際應(yīng)用中也只有部分地區(qū)取得成效，對(duì)于我國(guó)較為復(fù)雜且極其特殊的地質(zhì)條件下進(jìn)行煤層氣開(kāi)采，特別是在低煤階和深部的煤層氣上的開(kāi)采，還無(wú)法給予指導(dǎo)。為了解決這一困境，我國(guó)研究工作者們可以建立科學(xué)的綜合評(píng)價(jià)技術(shù)體系，主要是對(duì)一些我國(guó)特色分布、不同的埋深及煤階、水文地質(zhì)等典型煤層氣地質(zhì)，進(jìn)行科學(xué)的綜合評(píng)價(jià)。

(2)完善勘查地質(zhì)體系

目前我國(guó)的勘查理論主要是“探煤為主、同步探氣、協(xié)同勘查、綜合評(píng)價(jià)”，該體系建立的是一種含煤盆地多能源疊合成藏模式。煤系氣和煤來(lái)源相同且是共生的，所以這就導(dǎo)致了它們?cè)诳辈楹烷_(kāi)發(fā)的過(guò)程中必然是密不可分的，過(guò)去我國(guó)對(duì)煤層氣進(jìn)行了大量的研究，但是卻很少研究致密砂巖石等。

現(xiàn)如今單獨(dú)開(kāi)發(fā)某種資源的模式違背了地質(zhì)規(guī)律，這必然會(huì)遺漏甚至破壞其他資源，所以科學(xué)的方式是將煤系氣與煤一起進(jìn)行勘查并開(kāi)采，對(duì)煤系氣和煤的共同勘查理論進(jìn)行完善，從而對(duì)理論進(jìn)行創(chuàng)新，使得工作效率提高，從而實(shí)現(xiàn)較低的投入取得較好的勘查效果。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)現(xiàn)如今的煤層氣資源相對(duì)而言比較豐富，但是其存在賦存條件比較復(fù)雜，而且氣藏的類型也比較多樣，同時(shí)可采比重也比較低。這主要?dú)w結(jié)于我國(guó)煤層氣資源自身的特征以及煤層氣儲(chǔ)層的特性，加之其儲(chǔ)層也具有明顯的非均一性，從而導(dǎo)致了其賦存條件比較的復(fù)雜且可采資源的比重比較低。

對(duì)于我國(guó)煤層氣地質(zhì)研究工作的開(kāi)展可以從以下兩點(diǎn)出發(fā)：一方面可以建立較為科學(xué)的評(píng)價(jià)技術(shù)體系，使得該理論適用于我國(guó)成藏條件不一、構(gòu)造格架不同、富集特征差異明顯的特色地質(zhì)特征；另一方面對(duì)煤系氣和煤協(xié)調(diào)勘查地質(zhì)體系進(jìn)行完善，使得其工作更為高效，也能減少對(duì)資源的浪費(fèi)，降低投入成本。