煤系非常规天然气藏地质特征

毕彩芹

煤系非常规天然气因其资源量巨大而引起我国油气产业界广泛关注。据估算，我国 2000米以浅煤系非常规天然气资源量超过 82 万亿立方米。

煤系非常规天然气（简称煤系气;英文名称 Coal Measure Gas，缩写为 CMG）是煤系中煤、炭质泥页岩和暗色泥页岩生成的腐殖型天然气 ，包括在煤、炭质泥页岩和暗色泥页岩等煤系源岩中滞留的煤层气、页岩气，和从煤系源岩中运移出来的在煤系中或其外聚集形成的煤系气藏 。煤系非常规天然气包括煤系中赋存的煤层气、页岩气、致密砂岩气、碳酸盐岩气及天然气水合物等，涵盖了以吸附相为主的煤层气、以游离相为主的致密砂岩气、吸附相—游离相共存的页岩气等。其中，煤层气、煤系致密砂岩气、煤系页岩气即通常所说的煤系“三气”，是煤系非常规天然气资源的主体组成部分。

煤系，又称含煤岩系、含煤地层、含煤建造，是一套含有煤层并有成因联系的沉积岩系（GB/T 15663.1—2008），主要形成于海陆交互相或陆相三角洲、泻湖—潮坪、河流—湖泊、冲积扇等沉积体系，赋存在不同构造性质的残留盆地中。煤系地层具有沉积物源丰富、岩石类型多、单层薄、互层频繁、旋回性强、有机质含量高等特点（图 1）。煤系中从无机储层（如砂岩、石灰岩等）、混合储层（泥页岩）到有机储层（煤层和油页岩），有机质丰度逐渐增高，形成一个不存在自然界限的储层岩性序列。

煤系地层具有独特的构造—沉积背景，使得煤系成为吸附气、游离气或煤层气、页岩气、致密砂岩气能够共生成藏的唯一沉积层系，造就了煤系“三气”具有以下六大基本地质特点。

一是生烃量大，持续充注能力强 。煤系烃源岩主要指煤系中的煤层、碳质泥页岩及暗色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等，累积厚度大，有机质含量较高，干酪根类型为Ⅲ型或以Ⅲ型为主的Ⅱ—Ⅲ型，生烃能力强，具有持续生烃和充注能力，因此煤系气资源丰度普遍较高。如贵州六盘水杨煤参1井所在的杨梅树向斜估算煤系“三气”资源丰度为5.66×10 8m3/km2 ，与单纯的煤层气资源丰度相比提高了9倍。

二是源储相依、储盖交互、多重封闭。煤系岩石类型多，互层频繁，旋回性极强，同一岩层兼具生储盖功能，垂向上构成多套厚度不大、类型多变的生储盖组合及多重内幕封盖 。生储盖组合类型可划分为源储一体型、源储紧邻型和源储混合型，一套生储盖组合往往可跨越数个三级地层层序。

三是多相态气体共存，气藏类型多样。煤系储层岩石类型多样、天然气赋存态多样，既有以吸附态为主的煤层气，又有以游离态为主的致密砂岩气和碳酸盐岩气，还有混合态的页岩气。同一岩层（如煤层和泥页岩层）可兼具源岩、储层和盖层的功能，同一组合中的天然气既具自生自储性质，又有自生它储特征，气藏类型具多样性 。

四是气水分布关系复杂。煤系“三气”具有源储相依、储盖交互、多重封闭的成藏特点，导致煤系内部气水分布关系复杂，垂向上往往发育多套流体压力系统，气显示强烈且形式多变。在多煤层地区，多层叠置独立含气系统广泛发育，储层超压状态较为普遍，相近煤层压力系数相差较大，处于不同的压力系统;超压的出现使得相邻煤储层压力状态发生突变，形成独立的含气系统。

五是系统间动态平衡关系脆弱。煤层群发育区多个独立的煤系叠置含气系统紧邻或相邻，易受到开采扰动而造成含气系统间相互干扰，从而破坏系统间的动态平衡，影响气藏合层开发效果。系统间的干扰使得并非所有含气系统都有产能贡献。

六是储层改造难度大。同一含气系统内部储层岩性变化大，如煤储层往往紧邻页岩储层或致密砂岩储层，不同岩性力学性质差异显著，常规措施难以对各类储层进行统一有效的改造。此外，由于多个储层垂向紧邻或相邻，分层改造的技术难度大。

煤系“三气”共生是煤系各类天然气复合成藏的地质基础。煤系“三气”地质条件客观存在的六大基本特点，一方面提供了优越的气源条件和保存条件，另一方面造成多套含气系统叠置共生，气体产出机理和气藏开发方式差别较大，煤系“三气”共探合采技术难度很大。深刻理解煤系“三气”相关地质问题，深入阐释其共生特性及共采地质特征，通过不断创新技术、优化煤系“三气”共采工艺，实现规模性共采，不仅有助于提高单纯煤层气井的产量和经济效益，还为我国天然气“增储”提供了新途径。

结语：

根据煤系非常规天然气藏地质特征，煤系非常规天然气是由煤系中烃源岩在生物化学及物理化学作用过程中演化生成，因煤化作用、构造作用、地质环境条件的关系，进行煤系非常规天然气勘查开发具有现实意义。本文主要介绍煤系非常规天然气藏地质特征，以期读者能对煤系非常规天然气有所了解，能在今后的工作中更加重视煤系非常规天然气资源的勘查开发。

主要参考文献：

1.秦勇，等.煤系气开采模式探索及先导工程示范[J].煤炭学报，2020，45（07）：2513-2522.

2.秦勇.煤系气聚集系统与开发地质研究战略思考[J].煤炭学报，2021，46（8）：2387-2399.

3.李勇，王延斌，孟尚志，等.煤系非常规天然气合采地质基础理论进展及展望[J].煤炭学报，2020，45（4） ： 1406-1418.

作者单位：中国地质调查局油气资源调查中心