我国煤层地质特征与研究方向思考

石杨

摘 要：现阶段，我国的经济发展的越来越完善，科学技术的发展也突飞猛进。煤层气主要成分是甲烷（CH4），是一种与煤炭共生、主要以吸附状态赋存于煤层及煤系的非常规天然气。煤层气产业在我国能源结构中具有重要战略地位，尤其在生态文明建设纳入了“五位一体”的总体布局，“绿水青山就是金山银山”的新时代。发展煤层气产业对于保障我国能源安全、优化能源结构，加快建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系尤为重要，同时也有利于保障我国煤炭安全生产、减少温室气体排放，推进我国生态文明建设，建设美丽中国。

关键词：我国煤层地质特征；研究方向思考

引言

研究认为应建立适应我国复杂多变特殊地质条件的具有中国特色的煤层气地质综合评价技术体系，完善煤与煤层气（煤系气）协同勘查地质保障体系、构建关闭矿井煤层气资源综合利用地质评价与保障体系作为新时代煤层气地质三大研究方向。

1 我国煤层气资源地质特征

1.1煤层气资源丰富

我国是煤炭资源大国，煤层气作为煤炭的共生矿产资源也十分丰富。我国煤层气资源量约占全球的13.7%，位居俄罗斯、美国之后，居世界第三位。我国煤储层含气量普遍较高，特别是高煤阶分布区，如华北、川南黔北某些地区的含气量超过20m3/t。较高的煤储层含气量决定了我国煤层气资源潜力较大，历史上多次的资源评价表明我国的煤层气地质资源量在30×1012m3/t左右，潜力可观。

1.2煤层气赋存条件复杂气藏类型多样

总体来看我国煤层气资源具有“多个煤阶、多个深度、多期生气、多源叠加、多期改造”的地质特征。我国煤阶煤质种类多、煤层埋深跨度大、成煤条件多样性、成煤时代多期性、煤变质作用叠加性、构造变动多幕性，造成煤层气成藏作用的复杂性和气藏类型的多样性。如沁水盆地、鄂尔多斯盆地为克拉通盆地，地层相对稳定，煤岩变质程度高，属中高煤级，煤层含气量高，但饱和度低；准噶尔盆地南部是前陆盆地典型代表，煤层分布连续性差，厚度变化较大，煤储层渗透率普遍较低，储层物性非均质性强；二连盆地群则是典型的断陷盆地，盆地规模较小，构造复杂，煤层分布不稳定，层数多、煤相变化快，煤岩变质程度低，含气量差异大。

1.3可采资源量比重低

受储层“三低一多”特征和非均质性影响，煤层气可采储量比重低。我国煤层气储层具有独特性，一是煤炭成因复杂、成煤时代早，导致煤层气散失时间长、吸附饱和度低；二是含煤盆地经历多期改造，导致构造煤发育，结构破碎；三是煤岩压实作用强烈，储层物性差、致密低渗。这些因素造成我国煤层气储层具有低含气饱和度、低渗透率、低储层压力以及多构造煤的“三低一多”的特性。“三低一多”是影响煤层气可采性的最重要的地质因素。据估算，我国低孔低渗、构造煤、低阶煤和深部等难采煤层气资源量占全国煤层气资源总量的75%以上。我国煤层气储层具有非常强烈的非均质性，储层物性特征、含气性特征以及控气条件等在同一井田内有着显著的差异。

2 我国煤层气地质研究今后主要研究方向

2.1建立中国特色的煤层气地质综合评价技术体系

我国煤层气资源赋存“多个煤阶、多个深度、多期生气、多源叠加、多期改造”的特征。煤层气储层具有“低含气饱和度、低渗透率、低储层压力以及多构造煤”的特性，同时受地质条件非均一性强烈的影响，同一区块尺度范围内的煤层气井产能差异巨大。现有理论体系由欧美国家引进，仅在我国部分区块获得成功，尚无法指导我国复杂的、特殊地质条件下的煤层气开发，尤其是在深部煤层气和低煤阶煤层气。针对这一现状，我国煤层气地质研究工作应瞄准建立适用中国复杂地质特征，具有中国特色的不同分区、不同层序格架、不同煤阶、不同埋深、不同水文地质以及采煤采气过程中煤层气地质条件变化等典型地区煤层气地质综合评价技术体系。

2.2完善煤与煤层气（煤系气）协同勘查地质保障体系

我国已经初步建立了“探煤为主、同步探气、协同勘查、综合评价”的多能源协同勘查理论，建立了含煤盆地多能源叠合成藏模式。煤与煤系气（煤层气、煤系页岩气、煤系致密砂岩气等）同源共生，其自然属性决定了其在勘查开发过程中相互交织和不可分割，以往对煤层气开展的研究相对较多，而煤系页岩气、致密砂岩气等研究较少。目前单一开发独立的一种资源是不符合地质规律的，必然会造成对其他资源遗漏甚至破坏，应当将煤炭和煤系气作为一个资源整体统一进行勘查开发，完善煤与煤层气（煤系气）协同勘查理论体系，实现理论创新，大大减少重复工作量，以最少的投入获得最佳的找矿效果。

2.3构建关闭矿井煤层气资源综合利用地质评价与保障体系

关闭矿井煤层气资源综合利用是生态文明建设的新方向，也为煤层气地质工作提供了新的领域。关闭矿井采动、采空区内煤层气吸附解吸、迁移规律和空间分布特征是研究关闭矿井煤层气资源评价体系、抽采技术方法的基础。结合采动上覆瓦斯卸压运移“三带”理论及“O”型圈理论，分析矿井关闭后覆岩裂隙横纵分区内的变化规律，研究采动、采空区煤层气的来源、成分和赋存状态，以及矿井关闭后本煤层和邻近层煤层气运移过程及分布规律，综合分析单煤层开采及多煤层开采条件下关闭煤矿井瓦斯的运移规律、赋存状态、评价方法以及主控因素，构建关闭矿井煤层气资源综合利用地质评价与保障体系是今后煤层气地质理论研究的重要方向。

结语

我国煤层气资源丰富，但赋存条件复杂、气藏类型多样、可采比重偏低。煤层气资源具有“多个煤阶、多个深度、多期生气、多源叠加、多期改造”的特征，煤層气储层具有“低含气饱和度、低渗透率、低储层压力以及多构造煤”的特性，同时储层非均一性强烈，导致赋存条件复杂、可采资源量比重偏低。

参考文献

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