我國煤層地質特征與研究方向思考

石楊

摘 要：現階段，我國的經濟發展的越來越完善，科學技術的發展也突飛猛進。煤層氣主要成分是甲烷（CH4），是一種與煤炭共生、主要以吸附狀態賦存于煤層及煤系的非常規天然氣。煤層氣產業在我國能源結構中具有重要戰略地位，尤其在生態文明建設納入了“五位一體”的總體布局，“綠水青山就是金山銀山”的新時代。發展煤層氣產業對于保障我國能源安全、優化能源結構，加快建設清潔低碳、安全高效的現代能源體系尤為重要，同時也有利于保障我國煤炭安全生產、減少溫室氣體排放，推進我國生態文明建設，建設美麗中國。

關鍵詞：我國煤層地質特征；研究方向思考

引言

研究認為應建立適應我國復雜多變特殊地質條件的具有中國特色的煤層氣地質綜合評價技術體系，完善煤與煤層氣（煤系氣）協同勘查地質保障體系、構建關閉礦井煤層氣資源綜合利用地質評價與保障體系作為新時代煤層氣地質三大研究方向。

1 我國煤層氣資源地質特征

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。我國煤儲層含氣量普遍較高，特別是高煤階分布區，如華北、川南黔北某些地區的含氣量超過20m3/t。較高的煤儲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價表明我國的煤層氣地質資源量在30×1012m3/t左右，潛力可觀。

1.2煤層氣賦存條件復雜氣藏類型多樣

總體來看我國煤層氣資源具有“多個煤階、多個深度、多期生氣、多源疊加、多期改造”的地質特征。我國煤階煤質種類多、煤層埋深跨度大、成煤條件多樣性、成煤時代多期性、煤變質作用疊加性、構造變動多幕性，造成煤層氣成藏作用的復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，地層相對穩定，煤巖變質程度高，屬中高煤級，煤層含氣量高，但飽和度低；準噶爾盆地南部是前陸盆地典型代表，煤層分布連續性差，厚度變化較大，煤儲層滲透率普遍較低，儲層物性非均質性強；二連盆地群則是典型的斷陷盆地，盆地規模較小，構造復雜，煤層分布不穩定，層數多、煤相變化快，煤巖變質程度低，含氣量差異大。

1.3可采資源量比重低

受儲層“三低一多”特征和非均質性影響，煤層氣可采儲量比重低。我國煤層氣儲層具有獨特性，一是煤炭成因復雜、成煤時代早，導致煤層氣散失時間長、吸附飽和度低；二是含煤盆地經歷多期改造，導致構造煤發育，結構破碎；三是煤巖壓實作用強烈，儲層物性差、致密低滲。這些因素造成我國煤層氣儲層具有低含氣飽和度、低滲透率、低儲層壓力以及多構造煤的“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因素。據估算，我國低孔低滲、構造煤、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。我國煤層氣儲層具有非常強烈的非均質性，儲層物性特征、含氣性特征以及控氣條件等在同一井田內有著顯著的差異。

2 我國煤層氣地質研究今后主要研究方向

2.1建立中國特色的煤層氣地質綜合評價技術體系

我國煤層氣資源賦存“多個煤階、多個深度、多期生氣、多源疊加、多期改造”的特征。煤層氣儲層具有“低含氣飽和度、低滲透率、低儲層壓力以及多構造煤”的特性，同時受地質條件非均一性強烈的影響，同一區塊尺度范圍內的煤層氣井產能差異巨大。現有理論體系由歐美國家引進，僅在我國部分區塊獲得成功，尚無法指導我國復雜的、特殊地質條件下的煤層氣開發，尤其是在深部煤層氣和低煤階煤層氣。針對這一現狀，我國煤層氣地質研究工作應瞄準建立適用中國復雜地質特征，具有中國特色的不同分區、不同層序格架、不同煤階、不同埋深、不同水文地質以及采煤采氣過程中煤層氣地質條件變化等典型地區煤層氣地質綜合評價技術體系。

2.2完善煤與煤層氣（煤系氣）協同勘查地質保障體系

我國已經初步建立了“探煤為主、同步探氣、協同勘查、綜合評價”的多能源協同勘查理論，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過程中相互交織和不可分割，以往對煤層氣開展的研究相對較多，而煤系頁巖氣、致密砂巖氣等研究較少。目前單一開發獨立的一種資源是不符合地質規律的，必然會造成對其他資源遺漏甚至破壞，應當將煤炭和煤系氣作為一個資源整體統一進行勘查開發，完善煤與煤層氣（煤系氣）協同勘查理論體系，實現理論創新，大大減少重復工作量，以最少的投入獲得最佳的找礦效果。

2.3構建關閉礦井煤層氣資源綜合利用地質評價與保障體系

關閉礦井煤層氣資源綜合利用是生態文明建設的新方向，也為煤層氣地質工作提供了新的領域。關閉礦井采動、采空區內煤層氣吸附解吸、遷移規律和空間分布特征是研究關閉礦井煤層氣資源評價體系、抽采技術方法的基礎。結合采動上覆瓦斯卸壓運移“三帶”理論及“O”型圈理論，分析礦井關閉后覆巖裂隙橫縱分區內的變化規律，研究采動、采空區煤層氣的來源、成分和賦存狀態，以及礦井關閉后本煤層和鄰近層煤層氣運移過程及分布規律，綜合分析單煤層開采及多煤層開采條件下關閉煤礦井瓦斯的運移規律、賦存狀態、評價方法以及主控因素，構建關閉礦井煤層氣資源綜合利用地質評價與保障體系是今后煤層氣地質理論研究的重要方向。

結語

我國煤層氣資源豐富，但賦存條件復雜、氣藏類型多樣、可采比重偏低。煤層氣資源具有“多個煤階、多個深度、多期生氣、多源疊加、多期改造”的特征，煤層氣儲層具有“低含氣飽和度、低滲透率、低儲層壓力以及多構造煤”的特性，同時儲層非均一性強烈，導致賦存條件復雜、可采資源量比重偏低。

參考文獻

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