中国煤层气含气带资源条件评价与排序分析

目前中国正处于煤层气开发大发展前期,迫切需要对中国煤层气资源,特别是作为基本单元的含气带资源状况与地质条件进行分析和评价。在对中国煤层气资源特点进行简要分析的基础上,再选择资源密度、煤层气资源量、含气量这3个参数作为煤层气含气带评价排序的分析指标,在评价排序中首先对指标进行处理,给出了不同指标性质的指标处理函数,并设计了限值约束条件;然后采用矩阵综合决策方法（加权平均法）对划定的56个含气带进行综合评价和排序,最后给出了关于煤层气含气带应优先考虑的重点区域的建议：根据资源状况排序分析,最好的资源条件基本分布在冀鲁豫皖和晋陕蒙含气区内。     

晋陕蒙地区煤层气勘查潜力综合评价

目前,晋陕蒙地区的煤层气产业已初步进入商业化生产阶段,其勘探开发资料比较丰富,开展勘查潜力综合评价已具备条件。为此,在大量收集该区煤层气勘探开发资料的基础上,综合分析了影响煤层气勘查潜力的各种因素,应用层次分析法确定了煤层气勘查潜力评价的12个指标,结合专家意见还对各级指标赋予了权重,最后建立起了煤层气资源勘查潜力综合评价指标体系。分析认为,评价对象具有明显灰色性特征,运用层次分析法和灰色聚类法建立了用于煤层气资源勘查潜力评价的多层次综合评价模型。利用该模型对晋陕蒙地区沁水、霍西、鄂尔多斯东缘、渭北4个含气区带的煤层气资源勘查潜力进行了评价。结果表明：最有利的勘查区块分布于4个含气区带的浅部含气区,深部含气区勘查潜力整体上较差。其评价结果对今后该区煤层气资源勘查具有指导作用。     

盆地东部凹陷深部煤层气成藏条件评价

辽河盆地是我国煤、油、气共生盆地之一,开展该盆地东部凹陷深部煤层气成藏条件评价,对于优选煤层气有利探区,实现该区煤层气与常规油气共采具有重要意义.从气源条件、储集条件和保存条件3个方面,分析了东部凹陷深部煤层气的成藏条件,并对其进行综合评价,结果表明东部凹陷具有煤层分布面积广、厚度大、变质程度低、含气量低、含气饱和度高、埋藏较深、煤层气地质储量丰富及保存条件良好等特点,认为该区煤层气成藏条件较好,能够实现与常规油气共采,具有很好的勘探开发前景.     

辽河盆地东部凹陷深部煤层气成藏条件评价

辽河盆地是我国煤、油、气共生盆地之一，开展该盆地东部凹陷深部煤层气成藏条件评价，对于优选煤层气有利探区，实现该区煤层气与常规油气共采具有重要意义。从气源条件、储集条件和保存条件3个方面，分析了东部凹陷深部煤层气的成藏条件，并对其进行综合评价，结果表明东部凹陷具有煤层分布面积广、厚度大、变质程度低、含气量低、含气饱和度高、埋藏较深、煤层气地质储量丰富及保存条件良好等特点，认为该区煤层气成藏条件较好，能够实现与常规油气共采，具有很好的勘探开发前景。     

鄂尔多斯东缘石炭二叠系煤层气分布规律及影响地质因素

本文根据煤层气含量,将鄂尔多斯东缘划分为北部低含气量区、中部高含气量区和南部中含气量区。在此基础上,分析了影响煤层气含量的主要地质因素,包括煤层埋藏深度、煤变质程度、地质构造、煤层厚度、顶底板岩性及岩浆活动。最后指出中部高含气量区是最有利的煤层气勘探靶区。      

准噶尔盆地低阶煤煤层气资源及勘探潜力分析

本文分析和探讨了目前国内外煤层气勘探开发和资源分布状况 ,研究了煤层气的成因、赋存特点和富集因素 ,在此基础上 ,结合准噶尔盆地中下侏罗统煤层的地质分布和演化特点 ,指出八道湾和西山窑组在盆地南缘最为发育 ,虽然演化主要处于低煤阶阶段 ,但含气率较高。煤岩的模拟实验亦证实 ,生气能力较强。借鉴美国开发低煤阶煤层气的成功经验 ,对煤层气成藏有利区进行了预测 ,即侏罗系西山窑组是勘探煤层气最有利层系 ;南缘东部是勘探煤层气最有利地区     

准噶尔盆地低阶煤煤层气资源及勘探潜力分析

探讨了目前国内外煤层气勘探开发和资源分布状况,研究了煤层气的成因、赋存特点和富集因素,在此基础上,结合准噶尔盆地中下侏罗统煤层的地质分布和演化特点,指出八道湾和西山窑组在盆地南缘最为发育,虽然演化主要处于低煤阶阶段,但含气率较高。煤岩的模拟实验亦证实,生气能力较强。借鉴美国开发低煤阶煤层气的成功经验,对煤层气成藏有利区进行了预测,认为:侏罗系西山窑组是勘探煤层气最有利层系,南缘东部是勘探煤层气最有利地区。     

准噶尔盆地低阶煤煤层气资源及勘探潜力分析

探讨了目前国内外煤层气勘探开发和资源分布状况，研究了煤层气的成因、赋存特点和富集因素，在此基础上，结合准噶尔盆地中下侏罗统煤层的地质分布和演化特点，指出八道湾和西山窑组在盆地南缘最为发育，虽然演化主要处于低煤阶阶段，但含气率较高。煤岩的模拟实验亦证实，生气能力较强。借鉴美国开发低煤阶煤层气的成功经验，对煤层气成藏有利区进行了预测，认为：侏罗系西山窑组是勘探煤层气最有利层系，南缘东部是勘探煤层气最有利地区。     

内蒙古东部低煤阶含煤盆地群的煤层气勘探前景

在研究具有煤阶低、煤层含气量低、含气饱和度高、煤层厚度大和资源丰度大特点的美国粉河、尤因塔盆地的煤层气成功勘探经验基础上,重新认识了我国内蒙古东部低煤阶含煤盆地群的煤层气资源潜力。指出晚侏罗世-早白垩世是我国内蒙古东部重要的聚煤期,且热演化程度低、煤阶低、含气量普遍不高,但地层厚度大、煤层厚度大,资源丰度高,初步预测煤层气资源量超过2万亿m3。认为在内蒙古东部低煤阶含煤盆地开展煤层气勘探,必须加强保存条件研究,加强高含气饱和度地区预测研究,重视二次生物成因气和加强盆地的水动力因素的研究,才能有所突破。     

三塘湖盆地中—下侏罗统煤层甲烷风化带划分

以三塘湖盆地中、低煤阶煤层含气量和主要气体成分为基础,结合盆地构造、沉积及水文地质特征,对汉水泉凹陷和条湖凹陷煤层甲烷风化带进行了划分,并对库木苏凹陷、马朗凹陷、淖毛湖凹陷和苏鲁克凹陷煤层甲烷风化带进行了预测。结果表明,三塘湖盆地甲烷风化带深度为400~1000 m.由于受东北冲断隆起带的影响,三塘湖盆地北部甲烷风化带浅于南部。沉积方面,盆地东部淖毛湖凹陷、马朗凹陷和条湖凹陷深湖—半深湖和辫状河三角洲成煤环境优于盆地西部汉水泉凹陷和库木苏凹陷扇三角洲成煤环境,盆地东部甲烷风化带普遍浅于西部;水文地质方面,条湖凹陷和马朗凹陷中开启性局部滞留水文地质单元形成的甲烷风化带浅于其他凹陷封闭性弱径流水文地质单元的甲烷风化带。初步预测马朗凹陷北部为下一步煤层气勘探开发的优势区块,条湖凹陷北部为下一步煤系气勘探开发的优势区块。     

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鄂尔多斯盆地大宁—吉县地区是中石油对煤层气近期勘探中发现的一个高饱和煤层含气区，钻探的吉试1井、5井在煤层段试气获得了工业性气流，对今后我国中煤阶煤层气的勘探方向具有重要的影响。本文通过研究该区煤层厚度、煤层埋深、煤岩煤质特征、煤层演化特征、煤储层物性、煤层含气量、煤层气保存条件及资源量等条件，基本证实了大宁—吉县地区是一个整装的煤层气大气田，初步控制含气面积717 km2，控制煤层气地质储量1500×108m3。     

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吐哈盆地是一个富煤盆地，主要在侏罗系发育八道湾组和西山窑组两套含煤层系，八道湾组煤层主要发育在盆地的西部和中部，西山窑组煤层主要发育在盆地的中部和东部，大部分地区煤层发育层数多，厚度大（单层最大厚度147m）。浅埋区的煤层主要为褐煤和长焰煤，煤的Langmuir压力较高(4.96～22.62m3/t)。在许多石油钻井中煤层的气测显示活跃，气体的主要组分是甲烷，证实了煤层气的大量存在。吐哈盆地具有勘探开发煤层气的广阔前景，卡拉图地区、托克逊凹陷南部艾1井-鲁南1井区和沙尔湖地区煤层气富集条件好，地理位置优越，是吐哈盆地煤层气勘探开发的有利区。     

含煤盆地深层“超饱和”煤层气形成条件

中国深层煤层气资源丰富,但总体勘探和认识程度较低,尚未形成较为系统的深层煤层气地质理论。通过解剖分析准噶尔盆地白家海凸起和鄂尔多斯盆地临兴区块深层"超饱和"煤层气井的试气/生产动态,估算原地游离气的含气量,分析了深层"超饱和"煤层气的形成条件。研究表明：①深层"超饱和"煤层气储层中除吸附气外,还含有原地游离气,用常规试气方法可直接获得气流,煤层气的产出不明显依赖于排水降压;②埋藏超过一定深度,在煤阶和温度的综合作用下,煤的吸附能力将随埋深的继续增加而降低,煤层中吸附气的饱和度有增加的趋势,在达到吸附饱和后,出现原地游离气并形成"超饱和"煤层气,盆地深层具有"超饱和"煤层气形成的优势条件;③由于地温梯度和压力梯度的不同,不同盆地"超饱和"煤层气出现的临界深度不同,异常高压和异常高热流可以降低深层"超饱和"煤层气形成的临界深度;④深层"超饱和"煤层气开发具有大大缩短见气时间、充分利用地层能量和累积产水量低等优势,有望成为未来煤层气勘探开发的一个重要领域。     

鄂尔多斯盆地东缘煤层气控制因素探讨

根据煤层气含量，鄂尔多斯盆地东缘可划分为北部低含气量区，中部高含气量区和南部中含气量区。影响煤层气含 的主要地质因素为煤层埋藏深度，煤的变质程度、地质构造、煤层厚度，顶底板岩性及岩浆活动等。中部高含气量区是最有利的煤层气勘探目标区。     

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近年来低煤阶煤层气在美国粉河、尤因它盆地进行大规模商业性开采，引起包括中国在内的许多国家关注。中石油煤层气勘探项目经理部对我国西北、东北、内蒙古、滇黔桂地区中、新生代低煤阶含煤盆地煤层气成藏条件及资源分布进行了研究，发现我国低煤阶煤层气资源非常丰富，是我国煤层气勘探不可忽视的重要资源。2003年优选吐哈盆地沙尔湖凹陷进行了积极探索，取得了很好的效果，初步分析了低煤阶煤层气成藏控制因素，指出低煤阶煤层气藏一般埋藏浅，含气量低，但煤层渗透性好。勘探目标选择应注意对煤层气保存条件的分析，寻找高饱和含气区。另外，低煤阶煤层气开发还需要煤层有一定的厚度，这样才能保证较高的资源丰度、单井产量，达到长期稳产的目的。     

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煤层气富集单元划分是探索煤层气成藏规律、进行煤层气资源和选区评价、制定科学的煤层气勘探程序、提高煤层气勘探成功率的基础。中国煤层气的形成条件与分布环境十分复杂，因此富集单元研究对中国煤层气的勘探评价尤为重要。据煤层气的特殊性和复杂性，结合我国煤层气的分布情况，建立了我国煤层气富集单元划分系列，将煤层气富集单元划分为含气区、含气盆地、富气区、富气带和煤层气藏（田）五级。     

柳林地区多煤层多分支水平井斜井连通工艺

柳林位于鄂尔多斯盆地东缘,区内中煤阶煤层含有丰富的瓦斯气资源,但由于黄土垣地貌沟壑纵横,限制了常规多分支水平井的应用。为了提高煤层气钻井开发效率,创新采用了斜井连通工艺,实现了工程井和排采斜井井口间距10 m的小井场部署,并针对3+4号煤储层与5号煤储层压力相同、适合合采的地质特点,采用多煤层多分支水平井的钻完井技术同时开发3+4和5号煤层,完井下入塑料筛管。目前已经完成4口斜井连通的多煤层多分支水平井,4口井的日产气达到5万m3/d。多煤层多分支水平井钻完井技术成为鄂尔多斯东缘中煤阶煤层气高效开发的示范技术,经济和社会效益显著。     

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我国煤层气勘探开发历程可以归结为3个发展阶段：矿井瓦斯抽放发展阶段、现代煤层气技术引进阶段和煤层气产业逐渐形成发展阶段。国内煤层气的基础研究起步较晚，但90年代以来进行了大量的研究工作，尤其是国家973煤层气项目研究工作的开展，使煤层气在成因类型划分及其判识、煤层储气机理和储层评价、煤层气吸附和解吸机理、煤层气藏形成的动力场及成藏过程、煤层气资源评价等方面取得了较大的进展。同时，近年来通过研发和引进，煤层气地球物理勘探、煤层气钻井、煤层气完井、煤层气增产技术也得到了很大的提高。深化煤层气成藏、吸附-解吸机理等方面的研究、加强选区评价工作、发展羽状水平井等先进的开采工艺及煤层气采出水的处理工艺是今后煤层气勘探开发的重点。     

煤层气评价重要参数及选区原则

控制煤层气成藏的因素不同于常规油气和固体煤,评价参数和选区标准、采气方式都有特殊性。根据国内外煤层气勘探开发的实际资料,提出１０项重要评价参数的分级方案,其中６项（煤层总厚度,含气量,地解比,孔隙半径,原始渗透率,灰分含量）分为４级,４项（含气饱和度,割理,有效地应力,资源丰度）分为３级。煤层气勘探的基本思路是找向斜、找斜坡,既要避开水动力强冲刷区和浅埋藏区,又要有承压水封堵条件和侧向水封堵条件,同时煤层既要有好的储集物性,物性又不能太好而导致煤层气散失。总结我国３０多个地区１５０多口煤层气勘探试验井的成败经验,借鉴国外煤层气勘探成功实例,针对我国煤层气分布地质特点,提出煤层气勘探选区评价的１１项原则。表２参３（王孝陵摘）