我國煤層氣地質特征與研究方向思考

＊韓忠勤

（貴州省油氣勘查開發工程研究院 貴州 550000）

煤層氣是一種非常規天然氣，其主要組成成分為甲烷，它與煤炭共生，通常吸附態賦存于煤層。煤層氣作為一種清潔能源，其在我國能源結構中占據重要地位。煤層氣的研究和產業發展有利于我國能源安全的保障和能源結構的優化，與此同時，對我國現代能源體系建設具有重要作用，對我國生態文明的建設具有重要意義。

1.我國煤層氣概況

(1)資源總量

我國對煤層氣資源進行評價已有十多輪，在2006年的資源評價中，我國的煤層氣總量接近37萬億立方米，可采資源的總量接近11萬億立方米。到了2015年對煤層氣資源進行的動態評價則表明煤層氣總量接近30萬億立方米，可采資源的總量約為12.5萬億立方米。新一輪的評價表明我國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

對于我國的煤層氣資源，其分布可以劃分為五大賦氣區，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）。青藏賦氣區僅占全國總量的萬分之一左右，東北賦氣區占全國的9.67%，南方賦氣區占全國的18.18%，西北賦氣區則大約占全國的四分之一，占比最大的華北賦氣區，其資源最為豐富，大約14萬億立方米，約占全國的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7.2萬億立方米，約為全國總資源的四分之一；其次為沁水盆地，約占全國總量的13%。其中還有如天山盆地、海拉爾盆地、吐哈盆地等7個盆地的煤層氣資源都超過了1萬億立方米的量。

圖1 五大賦氣區的煤層氣資源比重

我國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總量的49.91%，而中生界的煤層氣總量約占全國總量的49.98%。對五大賦氣區的煤層氣資源分布分析發現，青藏賦氣區幾乎都在上古生界，而東北賦氣區則主要集中在中生界，約占該區域的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。西北賦氣區與東北賦氣區類似，主要也集中在中生界；而華北賦氣區則分布于中生界和上古生界。

對于我國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深度，風化帶-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%。現如今對煤層氣的勘查與開發重點在前兩個深度，所開展的工作量也比較少，1500m以上深度的開發因為技術和經濟等因素而難以開發利用。目前我國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，在東北與西北地區主要分布著低階煤，而在華北和南方地區則以中高階煤為主。

2.我國煤層氣資源的地質特征

(1)資源豐富

作為煤炭資源大國，我國的煤層氣是煤炭共生資源，故其儲量也極其豐富。其煤層氣總量整體占比接近全球的14%，處在全球第三位。煤儲層含氣量在我國普遍都是比較高的，尤其是在高階煤分布區，像華北的某些地區，其煤儲層含氣量每噸可以高達20立方米以上。這種煤儲層含氣量高也就意味著我國煤層氣資源比較豐富，我國的煤層氣地質資源量多次評價大約為30萬億立方米，其存儲量巨大。

(2)氣藏類型多樣

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

(3)可采量比重低

由于前文所述的儲層特征及非均質的影響，我國的煤層氣可采量比重還很低。其煤層氣儲層的特點主要表現在：一方面其煤炭形成原因比較復雜，形成時間很早，使得煤層氣長時間散失，且吸附飽和度也比較低；另一方面含煤的盆地歷經過幾番改造，使得其中的部分煤結構破碎；還有一點，煤巖強烈的壓實作用，儲層的物性較差，且致密低滲。以上種種原因致使我國的煤層氣的儲層滲透率、儲層壓力和含氣飽和度都比較低，同時構造煤較多的特征，這些特征是我國煤層氣可采率較低的重要原因。

根據估算，在我國的低階煤、構造煤、低孔滲透以及深部等難采的煤層氣量占我國的煤層氣總量的四分之三以上。在我國，煤層氣儲層非均質性比較明顯，在同一井田里控氣條件、含氣性及儲層物性的差異比較大。其原因一方面歸結于煤形成環境使得煤層的煤質特征、厚度等差別很大；另一個方面則是構造運動致使煤層氣藏的煤體結構、控制因素等存在差異。這種非均質性使得煤層氣在開發的時候產氣量差異很明顯，不能整體降壓、也無法實現有效降壓漏斗作用，從而影響其開采。

3.我國煤層氣地質研究研究方向

(1)建立科學的評價技術體系

我國的煤層氣資源的特征及儲層特性如前文所述，這使得同一區域的煤層氣在一定尺度范圍內都具有很明顯的差異。現如今的很多理論體系我們都是引進的西方國家的，在我國實際應用中也只有部分地區取得成效，對于我國較為復雜且極其特殊的地質條件下進行煤層氣開采，特別是在低煤階和深部的煤層氣上的開采，還無法給予指導。為了解決這一困境，我國研究工作者們可以建立科學的綜合評價技術體系，主要是對一些我國特色分布、不同的埋深及煤階、水文地質等典型煤層氣地質，進行科學的綜合評價。

(2)完善勘查地質體系

目前我國的勘查理論主要是“探煤為主、同步探氣、協同勘查、綜合評價”，該體系建立的是一種含煤盆地多能源疊合成藏模式。煤系氣和煤來源相同且是共生的，所以這就導致了它們在勘查和開發的過程中必然是密不可分的，過去我國對煤層氣進行了大量的研究，但是卻很少研究致密砂巖石等。

現如今單獨開發某種資源的模式違背了地質規律，這必然會遺漏甚至破壞其他資源，所以科學的方式是將煤系氣與煤一起進行勘查并開采，對煤系氣和煤的共同勘查理論進行完善，從而對理論進行創新，使得工作效率提高，從而實現較低的投入取得較好的勘查效果。

4.結束語

綜上所述，我國現如今的煤層氣資源相對而言比較豐富，但是其存在賦存條件比較復雜，而且氣藏的類型也比較多樣，同時可采比重也比較低。這主要歸結于我國煤層氣資源自身的特征以及煤層氣儲層的特性，加之其儲層也具有明顯的非均一性，從而導致了其賦存條件比較的復雜且可采資源的比重比較低。

對于我國煤層氣地質研究工作的開展可以從以下兩點出發：一方面可以建立較為科學的評價技術體系，使得該理論適用于我國成藏條件不一、構造格架不同、富集特征差異明顯的特色地質特征；另一方面對煤系氣和煤協調勘查地質體系進行完善，使得其工作更為高效，也能減少對資源的浪費，降低投入成本。