煤成油研究历史和我国煤成油田勘探方向

煤成油早期研究始于１８世纪的俄罗斯学者罗蒙诺索夫。之后西方学者Ｒｏｇｅｒｓ、Ｂｅｒｔｒａｎｄ等先后发表过有关论述。近代我国煤成油研究可能始于１９３３年王竹泉、林文英、谢家荣等分别考察鄂尔多斯盆地和浙江长兴地区。５０年代以来，世界各地陆续在含煤岩系探获石油。８０年代后，对煤成油的研究和认识获得较大的进展，形成了含煤岩系内能够形成油田的共识。我国一批科研机构、知名专家和青年学者，在煤生油显微组分、模拟实验、有机地化、成烃模式、煤沼演化与煤成油田形成模式等方面，提出了一些创见性的认识，将我国煤成油研究推到一个较高的水平。目前研究中还存在一些有争议的问题：含煤岩系内形成油田的主要贡献者是煤层还是泥岩？在低成熟条件下能否形成煤成油田？对此类争议应予以足够的重视，展开深入的讨论，煤成油研究才可能进一步发展。参１９（梁大新摘）     

华北地台早二叠世太原组和山西组煤沉积模式与生烃关系研究

中华北地台区部（鲁西）、中部（晋中）和鄂尔多斯盆地，二叠系太原组煤系形成于海侵体系域成煤环境，山西组煤系则主要形成于陆相高位体系域的三角洲成煤环境。这两种环境下形成的煤在硫含量及其赋存形态、有机显微组分组成等地球化学特征方面存大较大差异：太原组煤中总硫含量比山西组煤高，太原组煤中硫的赋存形态以黄铁矿为主，山西组煤以硫酸盐硫为主。有机显微组分中，太原组煤的镜质组平均含量高，且以基质镜质体为主，惰性组平均含量低，山西组煤 的镜质组平均含量相对低，且其中的基质镜质体平均含量远低于太原组，惰性组平均含量却比太原组煤高。太原组煤的凝胶化指数较大，而植物结构保存指数值较小；山西组煤则凝胶化脂数值较小而植物结构保存指数值较大。从煤成烃角度出发，太原组煤系优于山西组，太原组煤系应是华北地台最有利的生烃层系。图3表3参14     

形成煤成油田的制约条件

煤成油田的形成受到多方面因素的制约。形成煤成油田的有利条件是：煤系沉积于湖湾沼泽相或三角洲间湾沼泽相，具备较佳的生油显微组分和较好的地球化学综合指标，具备较低的热演化程度、较佳的孔隙结构并经受了适宜的地质营力；含煤盆地在宏观上具备完整的湖（海）平面变化旋回层序，局部有良好的岩性组合和构造；最直接的标志是已发现的原油或油砂具备典型煤成油的地球化学特征。即族组成中饱和烃含量异常高、饱／芳值高、非烃和沥青质含量低；具有反映高等植物生源的甾、萜烷分布特征；处于低成熟演化阶段；沉积环境偏氧化；富集重碳同位素。     

煤成油田问题讨论

在世界上,含煤岩系中是否存在以煤岩为主要贡献组分而形成的油田？在煤岩的分类中,有腐殖煤和腐泥煤之分。本文通过对世界煤成油研究史的考察,指出了腐泥煤不但能生油,而且生成的油能形成煤成油田;但是,迄今为止,还没有发现没有争议的以腐殖煤为主要贡献组分而形成的油田。      

水文地质条件对低煤阶煤层气成藏的控制作用

低煤阶煤层气富集成藏具有自身独特的特点。为了研究水文地质条件对低煤阶煤层气成藏的控制作用，对美国粉河盆地和我国准噶尔盆地进行了对比研究。结果发现：在影响低煤阶煤层气富集成藏的因素中，水文地质条件是其中最为重要的因素之一，它主要通过影响低煤阶二次生物气来影响煤层气富集程度。粉河盆地的甲烷风化带由于受到第四纪冰期以及二次生物气的影响，变得很浅；而中国西北地区由于干旱，二次生物气少，煤层甲烷风化带却很深。进一步分析还发现，正是进入第四纪以来的气候演化差异造成了不同的水文地质条件，最终导致了中、美两国在低煤阶煤层气富集成藏方面的巨大差异。     

吐哈和三塘湖盆地水文地质条件对低煤阶煤层气的影响

水文地质条件是低煤阶煤层气富集成藏过程中重要的主控因素之一,对煤层气赋存、运移影响很大,对煤层气的开采至关重要.分析了吐哈和三塘湖盆地的煤层水文地质特征,并与国外类似盆地进行对比,认为第四纪以来,中国西北地区气候干旱,煤层水文地质条件总体较差,形成了类似加拿大阿尔伯塔盆地的“干煤层”,极大影响了煤层气的形成.     

鄂尔多斯盆地油、气、煤、铀富集特征分析

对鄂尔多斯盆地油、气、煤、铀4种矿产的富集特征进行了分析,对它们的共存特征和共生关系进行了深入研究.结果表明,盆地历经的构造运动和沉积环境的变迁决定了多种矿产富集的时空特征,盆地中铀的富集与深部油、气、煤的存在有密切关系,且盆地中铀的富集对油、气、煤成藏、成矿具有一定的促进作用.     

煤层气藏成藏过程研究

煤层气藏成藏过程是反映煤层气富集成藏的演化史，研究高、低煤阶煤层气成藏过程及其差异性是研究煤层气富集成藏的重要组成部分。为此，以我国沁水、阜新盆地和美国粉河盆地为例，探讨了高、低煤阶煤层气的成藏过程，分析了现今地下水的补给、运移、排泄和滞流等格局对煤层气藏后期调整和改造所起的不同作用。研究表明，高煤阶气藏成藏过程复杂，且具有明显的阶段性，现今地下水格局对气藏的形成具有一定的影响；低煤阶气藏具有持续性的特征，地下水格局对气藏的调整和改造起到了决定性的影响。     

鄂尔多斯盆地侏罗系煤生、排油能力实验及其形成煤成油可能性探讨

由于现代煤成油理论的建立和世界范围内一批大中型煤成油田的相继发现,鄂尔多斯盆地侏罗系煤生油问题引起地质学者的关注.该文通过实验获得鄂尔多斯盆地侏罗系煤饱和吸附烃量为50～88kg/t煤,为研究煤吸附烃提供了一些定量信息.同时认为,只有煤生油能力达到或超过煤饱和吸附烃量时,煤才可能成为有效油源岩.通过热模拟实验获得鄂尔多斯盆地侏罗系煤生油能力,结合鄂尔多斯盆地侏罗系煤饱和吸附烃量,对鄂尔多斯盆地侏罗系煤生烃能力进行评价,认为,鄂尔多斯盆地侏罗系煤生烃能力有限,大多数煤生成烃类尚不能完全饱和煤中的孔隙.同时对鄂尔多斯盆地侏罗系煤有机质丰度、类型、成熟度进行综合评价,并与世界其它大中型煤成油田进行对比认为:鄂尔多斯盆地煤有机质丰度较低、类型较差、成熟度不高、生油能力有限;油源对比的结果也认为,鄂尔多斯盆地侏罗系原油与侏罗系煤系地层烃源岩无关,从另一侧面也说明,鄂尔多斯盆地侏罗系煤生烃能力有限,形成工业性油藏的可能性不大.      

新疆三塘湖盆地侏罗系煤有机地球化学特征

有机地球化学和有机岩石学研究结果表明，新疆三塘湖盆地侏罗系煤中富集孢子体和角质体（３．０％～６．０％，全岩体积百分比），对煤中氯仿沥青“Ａ”组成中较高的总烃馏分（３０％～５０％）和饱芳比（０．６～３．０）产生了影响。煤的聚集环境是影响煤的显微组分组成及生油特性的关键因素。三塘湖盆地侏罗系煤属于“晚生晚排”叠加有“早生早排”类型的烃源岩。     

COAL-GENERATED OIL: SOURCE ROCK EVALUATION AND PETROLEUM GEOCHEMISTRY OF THE LULITA OILFIELD, DANISH NORTH SEA

Controversy still exists as to whether coals can source commercial accumulations of oil. The Harald and Lulita fields, Danish North Sea, are excellent examples of coal‐sourced petroleum accumulations, the coals being assigned to the Middle Jurassic Bryne Formation. Although the same source rock is present at both fields, Lulita primarily contains waxy crude oil in contrast to Harald which contains large quantities of gas together with secondary oil/condensate. A compositional study of the coal seams at well Lulita‐IXc (Lulita field) was therefore undertaken in order to investigate the generation there of liquid petroleum. Lulita‐IXc encountered six coal seams (0.15–0.25 m thick) which are associated with reservoir sandstones. The coals have a complex petrography dominated by vitrinite, with prominent proportions of inertinite and only small amounts of liptinite. Peat formation occurred in coastal‐plain mires; the coal seams at Lulita‐IXc represent the waterlogged, oxygen‐deficient and occasionally marine‐influenced coastal reaches of these mires. Vitrinite reflectance values (mostly 0.82–0.84%Ro) indicate that the coals are thermally mature. Most of the coal samples have Rock‐Eval Hydrogen Index values above 220 mg HC/g TOC, although the HI values may be increased due to the presence of extractable organic matter. Oil‐source rock correlations indicate that there are similarities between crude oil samples (and an oil‐stained sandstone extract) from the Lulita field, and extracts from the Bryne Formation coals immediately associated with the reservoir sandstones; from this, we infer that the coals have generated the crude oil at Lulita. The presence in the coals of oil‐droplets, exsudatinite and micrinite is further evidence that they have generated liquid petroleum. The generation of aliphatic‐rich crude oil by the coals in the Lulita field area, and the coals' high expulsion efficiency, may have been facilitated by a combination of the coals'favourable petrographic composition and their capability to generate long‐chain n‐alkanes (C₂₂₊). Moreover_; all the Lulita coal seams are relatively thin and this may have facilitated oil saturation to the expulsion threshold. We suggest that during further maturation of the coals, 19–22% of the organic carbon will potentially participate in petroleum‐generation, of which about 42–53% will be in the gas‐range and 47–58% in the oil‐range.     

甲烷水合物在煤层中存在的可能性

已有实验证明：在一定的温度下，只要压力合适，有甲烷气源和水，就能合成甲烷水合物，而且多孔介质的存在将有助于水合物的形成。煤是一种多孔介质，在其形成过程中生成了大量的甲烷，并含有大量的水份。受构造应力和地应力的影响，煤层中存在着褶皱、断层等，结构复杂，因而在煤层中存在高应力区，而这种高应力区为甲烷水合物的存在创造了条件，同时，在一些煤与瓦斯突出中，吨煤瓦斯突出量高出吨煤瓦斯含量很多，以致无法解释，更为煤层中的局部地点存在甲烷水合物提供了佐证。因此，推断煤层中可能存在零散分布的甲烷水合物。     

鄂尔多斯盆地神木地区上古生界煤储层特征及含气潜力

通过对鄂尔多斯盆地神木地区上古生界含煤岩系中煤储层的纵横向分布、宏观煤岩类型、微观煤岩组分、孔隙结构与渗透性、镜质体反射率和吸附性能等方面特征的研究,认为:煤层总厚呈东西厚、南北薄的分布特点,煤层厚度满足煤层气开发的要求;多为半亮煤,仅东部边缘地带以半暗煤为主,表现为低含水、中等灰分含量和高挥发分含量的烟煤;煤岩显微组分中,镜质组含量最高,其次为惰质组;孔隙类型以微孔、过渡孔为主.研究区从北向南,煤级逐渐升高,整体表现为低—中煤级;煤的吸附能力较强,煤层气具有饱和、过饱和特征,煤层含气潜力大.最后指出,本区具有煤层气勘探开发的储层条件,含气潜力较大.      

华北地区石炭二叠系煤岩与煤层气储层物性分析

本文以丰富的地质资料对华北地区石炭三叠系煤岩的割理、吸附、孔隙溶积、含气性、灰分产率进行了较为系统的研究,建立了煤岩与煤层气储层物性的关系。提出了镜质组含量高的煤岩类型有较好的煤层气储集物性条件。华北地区石炭二叠系太原组、山西组煤层在北部和南部煤岩类型相对较差,中部最好,为煤层气储集条件有利区。      

沁水盆地煤层割理系统特征及其形成机理

煤层作为煤层气的源岩和储集层，与常规天然气储层的不同在于煤储层是一种双孔隙岩层，由基质孔隙和裂隙组成，且有自身独特的割理系统。基质孔隙和割理的大小、形态、孔隙度和连通性等决定了煤层气的储集、运移和产出，其中又以割理系统对煤层气的产出影响为最大。以沁水煤田为例，对煤层割理、割理填充物类型、充填方式、自生矿物形成时代进行了研究，总结了填充物形成的先后顺序，并根据填充物的形成时代、煤层埋藏史等归纳出了割理形成的3种机制：埋藏增压机制、岩浆诱发机制和抬升卸压机制。     

吐哈盆地煤系地层中烃类的独特运聚风格初探

通过对吐哈盆地煤成烃热成熟度特征与煤源岩成熟度的热演化特征对比分析,并结合煤岩各阶段吸附性强弱,论证了煤成烃的早易排而晚难排特征,提出了不同岩性组合下的煤岩排烃特点.经过石油地质的综合分析,论证了煤系地层油气运移距离短,并以垂向为主的特征.经过煤岩压力孕育史、构造运动强弱的分析,以及地层超压分布与油气藏形成时空关系的讨论,认为压力机制在煤系地层油气藏形成过程中起主导作用,泥岩超压封闭层的存在是煤系地层中油气藏形成的重要条件.     

抚顺盆地富氢煤的特征及形成条件

本文以系统的野外和室内分析测试为基础,系统地描述了抚顺盆地第三纪富氢煤的岩石学、有机地球化学和加氢液化特征,并对富氢煤的形成条件进行了初步探讨。抚顺煤岩石类型非常丰富,根据煤的宏观岩石组成和结构已划分出19种岩性相类型。抚顺煤的显微组分总体以富镜质体和贫惰性体和壳质体为特征,但在一些特殊岩石类型分层中,例如:琥珀煤和腐殖-腐泥煤,前者具有丰富树脂体,后者主要由碎块状镜质体和高降解的丝状藻类体组成。抚顺煤的煤级主要为亚烟煤和高挥发分烟煤A.抚顺煤具有限的液化性能,是一种优质的液化煤。抚顺煤形成于温暖潮湿强覆水的富树脂的森林沼泽和比较快速沉降的构造环境。      

川南煤田古叙矿区DC-5井上二叠统龙潭组煤层甲烷吸附性及其主控因素

煤层甲烷吸附性研究对于指导煤层气勘探开发以及揭示煤层储气机理具有重要作用。通过钻井取样、煤岩-煤质特性分析以及甲烷等温吸附实验,研究了川南煤田古叙矿区龙潭组不同深度煤层的煤质特征与甲烷吸附性差异,运用多元线性逐步回归方法分析了影响煤层甲烷吸附能力的主要因素。结果表明:古叙矿区龙潭组煤镜质组最大反射率RO,max值为2.83%~3.22%,属于高阶煤;显微组分以镜质组为主,惰质组次之,不含壳质组,无机矿物以黏土类为主;不同煤层的水分含量和挥发份产率差别不大,但是灰分产率和固定碳含量差别较大,导致朗格缪尔体积变化在11.39~25.06 m^3/t之间。认为固定碳含量是影响古叙矿区煤层甲烷吸附能力的主要因素,且固定碳含量与朗格缪尔体积呈正相关关系。     

RHEOLOGICAL PROPERTIES OF COAL OIL MIXTURES: INFLUENCE OF COAL PROPERTIES

The effect of coal properties on the rheological properties of coal oil mixtures (COM) has been studied. Coal samples having different ash and moisture contents have been used to study the effect of these components on rheological properties of coal oil mixtures. It has been observed that coals having higher ash content give rise to less viscous coal oil mixtures and viscosity of the COM decreases as moisture content of coal is reduced.     

SHORI COAL LIQUEFACTION AND ITS CO-PROCESSING WITH PETROLEUM RESIDUE

Shori coal from China shows an excellent applicability to liquefaction. The reactivity to liquefaction of Shori coal is proved to show higher temperature-dependence than those of Wandoan coal and Battle River coal. Anthracene oil has an excellent solvent effect as a vehicle oil. However, Shori petroleum residue shows a comparable effect as a vehicle oil to anthracene oil at 450°c. Hydrogen contents in the hexane-soluble fraction produced from co-processing with Shori petroleum residue are higher than the hydrogen contents in the hexane-soluble fraction produced when anthracene oil was used. Shori petroleum residue seems to be associated with the lowering of the nitrogen content and oxygen content in the hexane-soluble fraction. But the sulfur in Shori petroleum residue was transferred to the hexane-soluble fraction.