中國煤系“三氣”成藏特征及共采可能性

梁　冰，石迎爽，孫維吉，劉　強

(1．遼寧工程技術大學 力學與工程學院，遼寧 阜新　123000；2.遼寧工程技術大學 礦業學院，遼寧 阜新　123000)

?

中國煤系“三氣”成藏特征及共采可能性

梁冰1，石迎爽1，孫維吉1，劉強2

(1．遼寧工程技術大學 力學與工程學院，遼寧 阜新123000；2.遼寧工程技術大學 礦業學院，遼寧 阜新123000)

摘要:煤系地層中的非常規天然氣資源是非常規天然氣的主要組成部分。目前，對煤系地層煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣等非常規天然氣資源的認識還較薄弱，資源勘探開發程度也都比較低。根據氣藏合層開采經驗，把煤系地層視作一個整體，綜合勘探開發煤系煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣不僅可以減少勘探開發成本，增大非常規天然氣總儲量和技術可采資源量，還可以提高氣井使用效率和單井利潤。將煤系地層中的煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣稱為“煤系三氣”，從煤系地層巖性分布特征、煤系氣體成藏機理、不同類型含氣儲層特征和開采特征等方面分析煤系“三氣”共采可能性及共采急需解決的難點。

關鍵詞:煤系；煤層氣；頁巖氣；致密砂巖氣；共采

煤系氣是我國非常規天然氣的重要組成部分，主要包括煤層氣、致密砂巖氣、頁巖氣、天然氣水合物等，本文將煤系地層中的煤層氣、致密砂巖氣和頁巖氣稱為“煤系三氣”。

國內外學者通過對“煤系三氣”成藏機理的研究，認為“煤系三氣”具有同源共生的特點。地質學家A.K.馬特維耶夫對前蘇聯含煤盆地煤層氣成藏運移的研究認為，煤層氣藏中的氣體只約占煤化作用生成氣體總量的10%，剩余近90%的氣體從生烴煤層運移到其他巖層中[1]。琚宜文等認為，當煤層與頁巖層相鄰時，煤層氣藏與頁巖氣藏有可能形成混合氣藏[2]。Law通過研究盆地中心氣的生氣、成藏特點，指出煤層和碳質頁巖是盆地中心氣藏的主要烴源巖，而砂巖、粉砂巖、碳酸鹽巖等低滲透巖層是盆地中心氣藏常見的儲層[3]。姜文利等通過分析煤層氣和頁巖氣的異同點及成藏沉積特點，認為我國一些典型盆地具有煤層氣和頁巖氣共生的特點[4]。曹代勇等在對比分析煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣、天然氣水合物等煤系非常規天然氣藏基礎特征的基礎上，提出了非常規天然氣共生賦存模式[5]。于騰飛通過對沁水煤系盆地游離氣成藏機制與模式的研究，指出沁水盆地天然氣烴源巖為煤巖、暗色泥巖、暗色碳酸鹽巖等，具有“多源多項、動態轉化、定向聚散”的成藏特點[6]。這些研究說明煤系地層中存在有多套烴源巖，煤系非常規天然氣具有“共生共存”的成藏特征。

目前，國內外對煤層氣、致密砂巖氣、頁巖氣的勘探開發已進行了大量的科學和現場試驗，并在一些地區形成了商業性氣田，但對“三氣”或“兩氣”共采的相關研究和現場試驗還很少，除在美國皮森斯盆地白河隆起進行了煤層氣與低滲砂巖氣共采先導性試驗外[7]，未見其他煤系氣體共采的報道。本文從煤系氣藏分布、煤系氣藏成藏機理、不同類型含氣儲層特征和開采特征等方面分析我國煤系盆地煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣共采可能性。

1煤系盆地特征及中國煤系盆地分布

在國家標準《煤礦科技術語》(GB/T 15663.1—2008)中，定義煤系為含煤地層、含煤建造，是一套含有煤層并有成因聯系的沉積巖系。

1.1煤系盆地特征

(1)地層旋回性強，多氣共生共存。

煤系地層具有顯著的旋回性沉積特征，在含煤地層層序中存在共生關系的巖性、巖相等有規律地重復交替現象[8]。這種巖性旋回特征為含煤地層中多種能源礦產共生或共存提供了基礎，可形成多套“生儲蓋組合”，有利于烴類氣體的生成、保存和富集，構成短距運移、就近儲集的成藏模式。含煤地層中主要的烴源巖是煤巖，其次還包括泥質頁巖、碳質泥巖等。在沉積演化歷史中，烴源巖經煤化作用、生物化學作用等生成烴類氣體，大部分的烴類氣體隨著地層抬升、沉降向外運移，形成常規天然氣藏或致密砂巖氣藏，較少的烴類氣體滯留在烴源巖中形成煤層氣藏、頁巖氣藏。

(2)生烴能力大，利于氣藏形成。

有機質豐度是控制煤系烴源巖生烴能力的重要因素，而有機碳含量是評價有機質豐度的重要指標，有機碳含量越高生烴潛力也就越大，越有利烴類氣體的吸附[9]。煤系地層烴源巖有機碳含量較高，其中煤的有機碳含量一般在60%～80%[8]，煤系中暗色泥頁巖有機碳含量一般在1.5%～3.0%(一般認為TOC含量>2%時頁巖氣具有商業開采價值)[10]，見表1[11-12]。

表1　不同地區煤系烴源巖有機碳含量[11-12]

(3)干酪根以Ⅲ型為主。

干酪根是原始有機物經過生化作用和物化作用改造而成，是石油和天然氣的先驅，也是判斷石油和天然氣來源及潛力的重要指標。由于煤系地層沉積環境以海濱沼澤相或內陸沼澤相為主，高等植物發育，烴源巖干酪根類型以Ⅲ型為主，部分地區發育有Ⅱ2型，為大量烴類氣體的生成奠定了基礎。受環境影響，烴源巖具有緩慢、連續、長期生烴的特點，是天然氣藏形成的重要保證。

(4)構造及巖漿巖侵入作用明顯。

巖漿侵入體存在于煤系地層擬合煤層中，是一種常見的地質現象，也是影響烴類氣體生成的重要地質因素之一。

我國煤系盆地多經歷了幾次大的盆地演化過程，演化過程中很多含煤地層有明顯的巖漿巖侵入。巖漿巖活動一方面提高了烴源巖的溫度，促進了烴源巖的演化程度，既增加了生烴量又增加了生烴速度；另一方面巖漿巖的侵入改變了儲層物性，已有研究表明受巖漿巖作用的煤層熱解氣孔和鑲嵌結構增加，微孔孔容和比表面積降低，吸附位減少[13-14]；另外，巖漿巖結構致密，透氣性差，若以蓋層的形式賦存于儲氣層之上，對氣藏起到了很好的圈閉作用。

1.2我國煤系盆地分布

我國煤層氣資源豐富，分布范圍廣泛，按照不同煤階煤的分布劃分煤層氣資源如圖1所示。我國陸域頁巖氣資源根據調查情況可分為5個區域，主要分布在包括四川盆地及其周緣、鄂爾多斯盆地、沁水盆地等在內的13個盆地中，如圖2所示。我國致密砂巖氣資源分布如圖3所示，主要包括鄂爾多斯盆地、四川盆地、松遼盆地、塔里木盆地、吐哈盆地、渤海灣盆地、準噶爾盆地等。

圖1　中國煤層氣資源分布Fig.1　CBM resources distribution in China

圖2　中國頁巖氣資源區分Fig.2　Shale gas resources in China

分析煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣的分布可知，含頁巖氣資源盆地與含煤層氣資源盆地重疊，含致密砂巖氣資源盆地與含頁巖氣資源盆地重疊，即3種非常規天然氣資源分布區域重疊，且均在含煤盆地地層中。對已發現的含3類氣藏的盆地的研究表明，3類氣藏均處于整套含煤巖系內，在物源類型、沉積環境、構造熱演化等方面，具有顯著的一致性。這也說明了我國煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣具有“同盆共存”的特點。

2煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣成藏機理及“三氣”共生共存關系

2.1煤層氣藏成藏機理

煤層氣是煤在高溫高壓作用下經煤化作用及生物化學作用生成的烴類氣體，主要賦存于煤層及鄰近巖層，是自生自儲式氣藏[15]。受盆地發育史的影響，煤層氣可分為生物成因氣、熱成因氣以及混合成因氣。煤層氣初次賦存及運移受地質演化及構造特征影響顯著[16-17]。影響儲層含氣性的地質因素包括地質構造條件、儲層埋深、水文地質、沉積環境、儲層物性和巖漿活動等，其中地質構造條件包括構造演化特征及構造類型，儲層物性包括煤變質程度、煤孔隙結構及厚度；煤層氣的后期賦存及運移主要受構造演化和水動力條件影響顯著。構造演化一方面改變地層斷層結構和孔裂隙結構，改變煤層氣的賦存狀態及流動方向，斷層和大裂隙的形成為煤層氣的流動提供了通道，引導了煤層氣的流動方向，同時也不利于煤層氣成藏；另一方面構造演化引起的地層抬升與沉降影響煤巖的2次生烴和煤層氣的保存[17]。煤層氣儲層含水飽和度較高，煤層中的水，不僅溶解有一定量的氣體，而且影響著煤儲層的壓力，同時煤層中水的流動直接影響煤層氣的吸附解吸程度，對煤層氣的封存(逸散)有重要的影響。

2.2頁巖氣藏成藏機理

頁巖氣藏是一類富有機質烴源巖在持續溫度、壓力作用下生成的烴類氣體，是典型的自生自儲型氣藏，儲層孔隙度(一般小于10%)和滲透率(一般為(0.001～2.000)×10-3μm2)都很低，幾乎無自然產能[18]。頁巖氣的成因與煤層氣類似，包括熱成因、生物成因及混合成因，賦存狀態也包括吸附態、游離態、溶解態，與煤層氣不同的是，吸附態頁巖氣含量在不同氣藏中差別很大，最低可達20%，最高可達85%[19]。頁巖氣成藏過程體現了煤層氣到根緣氣再到常規氣成藏過渡特征，兼顧了吸附氣成藏機理、活塞式氣水排驅成藏機理和置換式運聚成藏機理[20]?？刂祈搸r氣成藏的主要因素有總有機碳含量、有機質成熟度、巖石礦物成分、頁巖埋藏深度、優質頁巖厚度、儲層的孔隙度和滲透率、地層壓力、溫度等，其中構造不僅直接影響泥頁巖的沉積、成巖和造縫作用，影響泥頁巖的生、儲能力，還會造成泥頁巖的抬升、下降，控制頁巖氣的成藏過程。此外，頁巖氣藏主要賦存于構造轉折帶、地應力相對集中帶以及褶皺——斷裂發育帶。

2.3致密砂巖氣藏成藏機理

致密砂巖氣藏是一種低孔隙度(<10%)、低滲透率(<1×10-2μm2)、低含氣飽和度(<60%)非常規天然氣藏，是天然氣克服毛細管壓力作用經活塞式運移形成的[21]，具有“源儲緊鄰、源蓋一體、持續充注”的成藏特點。致密砂巖氣藏的形成需要具備充足的氣源、足夠大的早期圈閉、具有一定的儲集性能、保存條件好、處于油氣運移指向區的古隆起高部位、良好的配置關系等。已發現的大型致密砂巖氣藏，例如四川盆地、鄂爾多斯盆地、吐哈盆地，其氣源巖多為煤系烴源巖，儲層與烴源巖層之間相互疊加，保證了足夠的氣源，減少了氣體運移中的損失，有提供了良好的蓋層[22-23]。構造活動對致密砂巖氣藏的形成有重要作用：① 沉降促進氣源巖快速成熟、大量生排烴，為致密氣藏提供充足的氣源；② 造縫作用調整致密砂巖氣藏。致密砂巖氣藏一般形成于穩定寬緩的構造背景。

2.4“三氣”共生共存關系

在煤系地層中，煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣“三氣”具有很好的“共生共存基礎”。在煤系地層層序中煤巖層、泥頁巖層、砂巖層重復交替出現，可形成多套“生儲蓋組合”，是各類氣藏形成的關鍵。煤系地層中的烴源巖種類多，垂向上旋回性強，使得煤系地層烴源巖生氣范圍廣，烴類氣體成因多樣，生氣潛力大，生氣量多。

富含有機質烴源巖在沉積、構造、熱液等的作用下，生成大量烴類氣體。生成的氣體一方面以吸附狀態自生自儲于煤層、頁巖層中，形成煤層氣、頁巖氣；另一方面，以裂隙斷層為通道運移并聚集在其他儲集空間形成氣藏。其中，生成的烴類氣體經短距離活塞式運移聚集在與烴源巖大面積緊密接觸的致密砂巖中，并主要以游離氣形式形成致密砂巖氣藏。煤巖和泥頁巖都可為致密砂巖氣藏提供烴源巖，致密砂巖與烴源巖之間往往相互疊加形成三明治型儲蓋配置，互為蓋層。泥頁巖除是自生氣體的烴源巖和儲氣巖外，還是煤巖生成的烴類氣體很好的儲氣層，是煤層氣藏很好地蓋層。3種氣藏儲層之間的關系如圖4所示。

圖4　煤系巖層間的相互作用Fig.4　 Interaction between coal measures strata

2.5“三氣”共采的必要性

根據煤系氣成藏模式可知，煤系非常規天然氣埋深較深、儲層較致密、儲層滲透率低，煤系地層具有多層系、垂向上復合氣藏共生共存的特點，單一儲層開采不僅產量低、開發難度大，而且開發成本高，不宜進行單層開采。從提高儲量動用程度、降低單層開采成本、提高單井經濟產量角度出發，對煤系氣藏的開發應采用合層開采的方式。

3中國煤系“三氣”共采開發可能性分析

3.1煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣開采特征

如圖5所示，受賦存狀態的影響，煤層氣、頁巖氣的產出過程包括解吸、擴散、滲流進入裂隙系統，裂隙系統中的氣體流入井筒產出，砂巖氣很少有解吸過程。氣體的產出保證了井筒與儲層間的壓力差，保證了裂隙系統中的氣體連續進入到井筒，而裂隙中氣體的產出又促使吸附態氣體不間斷的解吸進入裂隙系統。3種氣藏中頁巖氣為干氣，含水飽和度低，在實際生產中不產水或產水少；致密砂巖氣一般有較高含水飽和度，在開發過程中存在氣、水兩相流，對氣體產量影響較大；煤層氣在生產中實施的是排水降壓方法，生產周期依次分為初期排水降壓階段、控壓產氣階段、穩產階段、衰竭階段?？梢?種氣藏在開采機理方面存在很大差異。受成藏特性和儲層物性影響3種氣藏都屬于低滲透氣藏，開發過程中無論是直井還是水平井都需要壓裂增產，在我國應用較為成熟的壓裂技術是水力壓裂，由于原始儲層含水飽和度和儲層吸水性的差異，水力壓裂對不同儲層的傷害程度也存在很大差異。

圖5　非常規天然氣產出過程Fig.5　Unconventional gas production process

我國煤層氣藏、頁巖氣藏、致密砂巖氣藏開采地質條件和儲層物性普遍較差，在開采過程中普遍存在壓敏、速敏、水侵等傷害，在開采前都需要制定合理的開采制度。

3.2低滲氣藏層共采應用現狀

煤層氣、致密砂巖氣、頁巖氣等低滲透氣藏在成藏過程中受沉積作用影響，在垂向上非均質性較強，且具有多層系、多儲層、薄儲層的特點。為提高氣藏儲層采收程度，降低單層開采成本，許多煤層氣藏、致密砂巖氣藏選擇多層共采的方式進行開采，例如沙特阿拉伯阿曼地區的碳酸鹽氣藏，委內瑞拉的馬拉開波湖多層共采油井，沁水盆地南部的壽陽、韓城等地區以及鐵法盆地大興井田的部分煤層氣井，蘇里格、大牛地、澀北、新場、靖邊等[22-31]致密砂巖氣藏的部分生產井。

低滲透氣藏合層開采的方式包括合層壓裂合層開采以及分層壓裂合層開采，其中分層壓裂合層開采分為無層序調整(開井時就進行共采)和有層序調整。

層間干擾是影響合層開采氣井生產效果的重要因素，層間干擾包括相鄰儲層層間竄流以及共采井“倒灌”。造成層間干擾的因素可以分為儲層物性客觀因素、壓裂工藝和工作制度。儲層物性客觀因素包括儲層與頂底板巖石力學性質、儲層壓力梯度、滲透率、供氣能力、層間膠結程度，煤層氣藏考慮氣體的臨界解吸壓力，含水儲層考慮儲層的供液能力；壓裂工藝包括共采層數、壓裂層厚度、射孔參數[22-31]。通過對韓城、長慶等共采氣井的生產測試和研究得知，同層系內各壓裂段供液能力差異小、儲層壓力差異小和臨界解吸壓力差異小，合層排采層間干擾不明顯；由儲層壓力差異引起的層間干擾在采氣初期比較明顯，隨著生產的進行，多層共采層與層之間不斷地進行壓力、產量的自我調節，儲層壓力較大的層位隨著開采的進行對總產量的貢獻率會不斷減小，儲層壓力較小的層位隨著開采的進行逐漸發揮作用；此外，長慶G39-8井和G16-12井共采試驗表明，氣層靜壓相差不大的合層井可以通過放大壓差進行共采，氣層靜壓差較大的井，可先對高壓層開采降壓，再進行共采[32]。

3.3煤系“三氣”共采需要解決的問題

煤系氣體共采不同于煤層氣或致密砂巖氣多層共采，儲層物性差異更加明顯，不同類型氣藏開采工藝差異較大，這使得煤系“三氣”共采難度加大?；谕悮獠囟鄬庸膊傻慕涷?，煤系“三氣”共采需進行以下研究：

(1)低滲透多層氣藏氣體流動影響因素較單層氣藏更多，流動機理更加復雜，需用室內物理和數值試驗兩方面研究多因素作用下多層復合氣藏流動機理，為產能機理及工作制度的制定提供理論基礎；

(2)煤層、頁巖層、致密砂巖層都屬于多孔介質儲層，儲層在有效應力作用下會產生變形，因此應開展多層共采過程中的流固耦合作用機理研究，建立考慮流固耦合作用的多層共采滲流模型；

(3)煤巖、頁巖、致密砂巖的物理力學性質相差較大，在進行合層開采研究時一方面需研究不同類型儲層合層壓裂或分層壓裂裂紋擴展及增滲力學機制以及上產井裂紋實施檢測技術，另一方面需要分別研究儲層滲透率差、儲層壓力差、儲層含氣量差等因素對層間干擾的貢獻程度，以及多因素耦合作用下的層間干擾度；

(4)煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣成藏主控因素不盡相同，產氣機理也有較大差別，在進行煤系“三氣”共采時應進行共采產氣機理、各儲層產能貢獻率影響因素研究，優化三氣共采工作制度；

(5)由于煤層氣藏、頁巖氣藏、致密砂巖氣藏含水飽和度不一，開采過程中產水量以及儲層滲吸情況有較大差異，因此在進行多氣多層共采前應前進行儲層產水、滲吸研究，明確儲層水對各產層產能的影響情況，同時還應積極開展無水壓裂增產理論和工程應用相關方面研究。

(6)考慮經濟性問題，研究井型及壓裂工藝對煤系“三氣”共采的影響，同時考慮速敏、壓敏對氣井產能的影響，研究多層氣井配產機制；

(7)基于煤與瓦斯共采理論，開展煤層群與多層氣藏共采理論研究，研究采動影響下含氣系統動力影響規律、能量場耦合作用下三相越流機理(溫度場、構造場、應力場3場耦合作用下的獨立疊置含氣系統三相越流機理)。

參考文獻：

[1]Ермиеков В И,Скоробогатов В А.Образоавание углеводороднщх гаэов в.угллееоснщх суббугиеносвщх оорщайаа[J].Г.Неддра,1984,31(35):197-198.

[2]琚宜文,顏志豐,李朝鋒,等.我國煤層氣與頁巖氣富集特征與開采技術的共性與差異性[A].2011年煤層氣學術研討會論文集[C].2011:1-8.

Ju Yiwen,Yan Zhifeng,Li Chaofeng,et al.Commonness and differences of enrichment characteristics and mining technology of China’s coalbed methane and shale gas[A].Academic Conference on,2011 CBM[C].2011:1-8.

[3]Law B E.Basin-centered gas systems[J].AAPG Bulletin,2002,86(11):189-191.

[4]姜文利,趙素平,張金川,等.煤層氣與頁巖氣聚集主控因素對比[J].天然氣地球科學,2010,21(6):1057-1060.

Jiang Wenli,Zhao Suping,Zhang Jinchuan,et al.Mercury concentration in coalbed methane in south of Qinshui Basin[J].Natural Gas Geoscience,2010,21(6):1057-1060.

[5]曹代勇,姚征,李靖,等.煤系非常規天然氣評價研究現狀與發展趨勢[J].煤炭科學技術,2014,42(1):89-92,105.

Cao Daiyong,Yao Zheng,Li Jing,et al.Evaluation status and development trend of unconventional gas in coal measure[J].Coal Science and Technology,2014,42(1):89-92,105.

[6]于騰飛.煤系地層游離氣成藏機制與模式研究[D].青島:山東科技大學,2011.

Yu Tengfei.Study of coal measure strata free gas accumulation mechanism and accumulation model:a cass study in Qinshui Basin[D].Qindao:Shandong University of Science and Technology,2011.

[7]Oison T,Hobbs B,Brooks R,et al.Paying off for tom brown in white river dom field’s tight sandstone,deep coals[J].The American Oil and Gas Reports,2002(10):67-75.

[8]李靖.青海省兩大賦煤區煤系非常規氣形成條件及對比研究[D].北京:中國礦業大學(北京),2013.

Li Jing.Analyses and comparison of formation conditions of coal-bearing unconventional gas of two coal-rich regions,Qinghai Province[D].Beijing:China University of Mining & Technology(Beijing),2013.

[9]Lafar E,Espitalie J,Broks T M,et al.Experimental simulation of primary migration[J].Organic Geochemistry,1994,22:575-586.

[10]戴金星,戚厚發,王少昌,等.我國煤系的汽油地球化學特征、煤層氣藏形成條件及資源評價[M].北京:石油工業出版社,2001.

[11]孔升林,吳國強,曹代勇,等.煤系礦產資源及其發展趨勢[J].中國煤炭地質,2014,26(11):1-11.

Sun Shenglin,Wu Guoqiang,Cao Daiyong,et al.Mineral resources in coal Measures and development trend[J].Coal Geology of China,2014,26(11):1-11.

[12]李劍,姜正龍,羅霞,等.準噶爾盆地煤系烴源巖及煤成氣地球化學特征[J].石油勘探與開發,2009,36(3):365-374.

Li Jian,Jiang Zhenglong,Luo Xia,et al.Geochemical characteristics of coal measure source rocks and coal derived gas in Junggar Basin,NW China[J].Petroleum Exploration and Development,2009,36(3):365-374.

[13]AlShehri D A,Rabaa A S,Duenas J J,et al.Commingled production experiences of multilayered gas-carbonate reservoir in saudi arabia[A].2005 SPE Annual Technical Conference and Exhibition Held in Dallas[C].Texas,2005.

[14]李恒樂,張玉貴,秦勇,等.淮北礦區祁東井田中生代巖漿侵入作用對煤層瓦斯賦存的影響[J].煤炭學報,2013,38(11):1982-1987.

Li Hengle,Zhang Yugui,Qin Yong,et al.Influence of Mesozoic magmatic intrusion on coalbed gas occurrence in Qidong well field,Huaibei mining area[J].Journal of China Coal Society,2013,38(11):1982-1987.

[15]范莉紅,鐘建華.頁巖氣與煤層氣成藏特征對比與共生優化[J].河南科學,2015,33(6):998-1003.

Fan Lihong,Zhong Jianhua.Contrast of the reservoir forming characteristic between shale gas and coalbed methane and symbiotic optimization[J].Henan Science,2015,33(6):998-1003.

[16]呂瑞,陳培元,田佳麗.煤層氣成藏機理、開采技術及研究方向[J].石油化工應用,2013,32(7):21-25.

Lü Rui,Chen Peiyuan,Tian Jiali.Accumulation mechanism,mining technology and research direction of coalbed methane[J].Petro Chemical Industry Application,2013,32(7):21-25.

[17]孫平.煤層氣成藏條件與成藏過程分析[D].成都：成都理工大學,2007.

Sun Ping.Analysis on formation conditions and process of coalbed methane reservoir[D].Chengdu：Chengdu University of Technology,2007.

[18]《頁巖氣地質與勘探開發實踐叢書》編委會.中國頁巖氣地質研究進展[M].北京:石油工業出版社,2011.

[19]Curtis J B.Fractured shale-gas system[J].AAPG Bulletin,2002,86(11):1921-1938.

[20]張金川,金之鈞,袁明生.頁巖氣成藏機理和分布[J].天然氣工業,2004,24(7):15-18.

Zhang Jinchuan,Jin Zhijun,Yuan Mingsheng.Reservoiring mechanism of shale gas and its distribution[J].Natural Gas Industry,2004,24(7):15-18.

[21]俞益新,張金川,尹騰宇,等.吐哈盆地致密砂巖氣成藏特征及模式[J].新疆石油地質,2012,33(3):283-287.

Yu Yixin,Zhang Jinchuan,Yin Tengyu,et al.Characteristic and model for tight sandstone gas accumulation in Tuha Basin[J].Xinjiang Petroleum Geology,2012,33(3):283-287.

[22]Femando J Ferrer.Commingled production wells:Experiences in Lake Maracaibo,Venezuela[A].1998 SPE Annual Technical Conference and Exhibition[C].New Orieans,Louisiana,1998.

[23]郭平,劉安琪,朱國金,等.多層合采凝析氣藏小層產量分配規律[J].石油鉆采工藝,2011,33(2):120-123.

Guo Ping,Liu Anqi,Zhu Guojin,et al.Study on production distribution laws of single layers in commingling condensate pool[J].Oil Drilling & Production Technology,2011,33(2):120-123.

[24]彭龍仕,喬蘭,龔敏,等.煤層氣井多層合采產能影響因素[J].煤炭學報,2014,39(10):2060-2067.

Peng Longshi,Qiao Lan,Gong Min,et al.Factors affecting the production performance of coalbed methane wells with multiple-zone[J].Journal of China Coal Society,2014,39(10):2060-2067.

[25]曹學軍.新場氣田沙溪廟組氣藏多層壓裂工藝技術研究[D].成都:西南石油大學,2005.

Cao Xuejun.multilayer fracturing technology research for Shaxi temple gas reservoirin in Xinchang oil & gas field group[D].Chengdu:Southwest Petroleum University,2005.

[26]鄭軍.大牛地老區低滲致密多層疊合砂巖氣藏穩產技術對策研究[D].成都:成都理工大學,2011.

Zheng Jun.The research of stable yields strategy for the low permeability and tight gas reservoir,with sandwich structure of sandstone in the maturing areas of Daniudi gas field[D].Chengdu:Chengdu University of Technology,2011.

[27]趙廣民.多層合采氣井產能優化分析[D].北京:中國地質大學,2005.

Zhao Guangmin.The productivity optimization analysis for multilayer gas extraction well[D].Beijing:China University of Geosciences,2005.

[28]李國彪,李國富.煤層氣井單層與合層排采異同點及主控因素[J].煤炭學報,2012,37(8):1354-1358.

Li Guobiao,Li Guofu.Study on the differences and main controlling factors of the coalbed methane wells between single layer and multi-layer drainage[J].Journal of China Coal Society,2012,37(8):1354-1358.

[29]黃華州,桑樹勛,苗耀,等.煤層氣井合層排采控制方法[J].煤炭學報,2014,39(S2):422-431.

Huang Huazhou,Sang Shuxun,Miao Yao,et al.Drainage control of single vertical well with multi-hydraulic fracturing layers for coalbed methane development[J].Journal of China Coal Society,2014,39(S2):422-431.

[30]張政,秦勇,傅雪海.沁南煤層氣合層排采有利開發地質條件[J].中國礦業大學學報,2014,43(6):1019-1024.

Zhang Zheng,Qin Yong,Fu Xuehai.The favorable developing geological conditions for CBM multilayer drainage in southern Qinshui basin[J].Journal of China University of Mining & Technology,2014,43(6):1019-1024.

[31]葉超,王超,韓旭波,等.蘇里格氣田蘇54區塊多層系水平井開發技術研究[J].石油化工應用,2014,33(9):38-41.

Ye Chao,Wang Chao,Han Xubo,et al.Research on multilayer development technology of horizontal well of Su54 block in sulige gas field[J].Petrochemical Industry Application,2014,33(9):38-41.

[32]付鋼旦,杜捷,趙粉霞,等.氣井分壓合采工藝技術研究[J].天然氣工業,2005,25(4):71-73.

Fu Gangdan,Du Jie,Zhao Fenxia,et al.Research on the separate pressure production technology used for gas well[J].Natural Gas Industry,2005,25(4):71-73.

Reservoir forming characteristics of “the three gases” in coal measure and the possibility of commingling in China

LIANG Bing1,SHI Ying-shuang1,SUN Wei-ji1,LIU Qiang2

(1.InstituteofMechanicsandEngineering,LiaoningTechnicalUniversity,Fuxin123000,China；2.CollegeofMiningEngineering,LiaoningTechnicalUniversity,Fuxin123000,China)

Abstract:The unconventional gas resource in coal measures strata is the main part of unconventional gas.At present,the understanding of coalbed methane,shale gas and tight sandstone gas in the coal measures strata is relatively limited.Also,the degrees of resources exploration and development are relatively low.According to the experiences of gas reservoir combined mining,the coal measure strata can be considered as a whole,then the cost of exploration and development on coalbed methane,shale gas and tight sandstone gas in the coal measures strata could be reduced.In addition,the efficiency and single well profit of gas well could be improved.In this paper,the coalbed methane,the shale gas and the tight sandstone gas in coal measures strata are referred to as “the three coal gases”.The commingling possibility of “the three coal gases” and the difficulties that commingling urgently needs were analyzed from the formation lithology distribution characteristics of coal measures strata lithology,accumulation mechanisms,reservoir characteristics,exploitation characteristics,etc.

Key words:coal measures;coalbed methane;shale gas;tight sandstone gas;commingling

中圖分類號:P618.11

文獻標志碼:A

文章編號:0253-9993(2016)01-0167-07

作者簡介:梁冰(1962—),女,遼寧盤錦人,教授,博士生導師。E-mail:lbwqx@163.com

基金項目:國家自然科學基金資助項目(51304111)；遼寧省教育廳一般資助項目(L2013136)

收稿日期:2015-08-09修回日期:2015-11-12責任編輯:許書閣

梁冰，石迎爽，孫維吉，等.中國煤系“三氣”成藏特征及共采可能性[J].煤炭學報,2016,41(1):167-173.doi:10.13225/j.cnki.jccs.2015.9016

Liang Bing,Shi Yingshuang,Sun Weiji,et al.Reservoir forming characteristics of “the three gases” in coal measure and the possibility of commingling in China[J].Journal of China Coal Society,2016,41(1):167-173.doi:10.13225/j.cnki.jccs.2015.9016