中国煤成气勘探领域广阔

摘 要

摘要：在分析了中国煤成气的勘探现状基础上，指出中国煤成气资源十分丰富、基础雄厚，已成为中国最重要的天然气资源之一，目前煤成气勘探尚处在初期、储量快速增长阶段；未来中国煤成
摘要：在分析了中国煤成气的勘探现状基础上，指出中国煤成气资源十分丰富、基础雄厚，已成为中国最重要的天然气资源之一，目前煤成气勘探尚处在初期、储量快速增长阶段；未来中国煤成气主要存在五类勘探领域，近期寻找大型煤成气田重点勘探区带有15个；中国天然气储量的快速增长将主要依赖煤成气储量的大幅增长，煤成气储量在天然气储量增长中占绝对优势地位。随着时空的推移，煤成气的勘探地域范围将会不断拓展，陆、海两大煤成气聚集区将会形成并驾齐驱的格局，迎来煤成气快速发展的新时代。采用翁氏旋回理论及其预测模型，预测了中国煤成气储量将呈现高速增长的态势，储量增长最高值将在2025年前后出现，高峰期年增探明天然气地质储量在6000×108m3，煤成气最终探明储量将超过20×1012m3。
关键词：中国；煤成气；天然气；勘探前景；展望；重点勘探区带；储量
0 引言
    煤成气是指由煤系中的煤、泥炭和腐殖型暗色泥岩生成的天然气。笔者在此所述的煤成气是指由煤系生成而运移出来的天然气，不包括煤层吸附气和煤田气。
    煤成气地质理论的引入、发展和应用促进了中国煤成气勘探工作快速发展，煤成气理论成为中国天然气储量强劲增长的主要动力之源，也为中国天然气工业实现跨越式发展起了巨大的推动作用。20世纪90年代以前，中国探明煤成气储量不足1000×108m3，煤成气探明储量占天然气总探明储量比例小于10%。20世纪90年代以后，长庆、塔里木、四川三大气区煤成气勘探快速发展。截止到2007年底，上述3大气区发现煤成大中型气田31个(含中石化)，探明地质储量30605.6×108m3。与此同时，莺歌海、东海、珠江口、吐哈、柴达木盆地的煤成气勘探也相继取得战略突破，近几年来松辽盆地北部、南部深层、川中广安-合川-潼南-安岳、准噶尔盆地陆东地区先后形成千亿立方米以上规模储量的大气区，东海、珠江口盆地已形成千亿立方米规模储量大气区雏形。
在各类成因的天然气中，煤成气勘探形势最好、发展速度最快。我国目前在12个盆地(鄂尔多斯、塔里木、四川、松辽、琼东南、莺歌海、东海、珠江口、准噶尔、柴达木、渤海湾华北和吐哈)找到了储量相当可观的煤成气，且煤成气探明储量自2000年以来增长速度越来越快(图1)，年均新增储量接近3750×108m3，2007年更是以惊人的速度增长，煤成气探明储量高达5015×108m3。煤成气对中国天然气探明储量年增长贡献率不断上升。
 
1 中国煤成气资源基础雄厚
    中国煤成气资源十分丰富，这一观点已被目前发现的煤成气大气田和大气区充分证实。我国煤炭资源丰富，居世界前列，具有多期成煤、多旋回的大型隐伏含煤盆地、含煤地层分布面积大、煤系厚度大等多种有利条件，为煤成气的形成与富集提供了得天独厚的地质条件和雄厚的资源基础，预示着我国煤成气资源的巨大勘探潜力[1]。
   20世纪70年代，我国石油地质家对煤成气还了解不多，只有少数学者开展专门研究。1978年第一次全国油气资源评价预测时，曾预测我国煤成气的资源量有10.8×1012m3，当时对此还有不同认识和疑虑。经过近30年的研究和勘探，目前煤成气已被广大地质家所重视，对煤成气的理论认识也有了新的发展，煤成气资源已成为我国最重要的天然气资源之一。
   “六五”期间对中国主要含煤盆地的煤成气资源前景和勘探方向作了较全面的评价和预测，其中一些有利地区现已发现大气田。综合10多个盆地评价成果，资源量达11.3×1012m3(中值，表1)；“七五”期间总结了我国煤成气形成条件和富集规律，预测了全国煤成气远景资源量约15×1012m3，“八五”和“九五”预测全国煤成气远景资源量在20×1012m3以上，近年来预测全国煤成气远景资源量在36.8×1012m3，随着勘探的深入和地质认识的深化，煤成气的资源量还会不断增大，也为煤成气勘探不断取得新的重大突破和储量的高速、高效增长奠定雄厚的资源基础。
表1 我国主要含煤盆地煤成气资源量汇总表煤成气资源量
盆地或凹陷
面积(104km2)
煤成气资源量(108m3)
最小值(概率90%)
中值(概率50%)
最大值(概率10%)
鄂尔多斯盆地
25.83
22741
33823
43873
华北盆地
17.54
10430
17117
31906
四川盆地
16.34
8929
14880
21891
准噶尔盆地
13.20
5271
19449
43944
塔里木盆地
55.20
4854
14322
38171
吐鲁番盆地
5.00
674
3796
12216
楚雄盆地
3.40
1701
2903
4206
德惠凹陷
0.11
89
360
770
梨树凹陷
0.13
33
244
893
沁水盆地
2.60
83
157
300
柴达木盆地
12.00
201
987
4413
琼东南盆地(崖断陷)
0.13
2528
4974
7936
合计
151.48
57534
113014
210519
2 煤成气重点勘探领域广、区带多
   煤成气是我国天然气的重要组成部分，也是我国天然气勘探潜力巨大的领域[2]。煤成气勘探盆地具备形成1×1012m3以上储量规模的盆地有6个(鄂尔多斯、塔里木、四川、东海、莺歌海、琼东南盆地)，具备形成1×1012m3储量规模的大气区领域有4个(鄂尔多斯盆地上古生界中东部、库车前陆冲断带、四川盆地大川中地区、塔西南前陆冲断带)，具备形成3000×108～5000×108m3储量规模的大气区领域有3个(徐家围子断陷、陆东-五彩湾地区、川西前陆冲断带)，具备形成1000×108～3000×108m3储量规模的大气区领域有8个(松辽盆地长岭断陷、准噶尔南缘前陆冲断带、柴达木盆地柴北缘冲断带、东海盆地浙东坳陷西湖凹陷中南部及西斜坡、台西盆地新竹凹陷、台西盆地澎湖隆起和台西南盆地、珠江口盆地珠-坳陷南坡及东沙隆起北部、莺歌海盆地中央坳陷泥拱底辟带和莺东斜坡、琼东南盆地西部琼西披覆背斜带和松涛36-1构造带)。近期中国寻找煤成气大型气田有15个重点勘探区带，典型重点区带分述如下[3～4]。
2.1 鄂尔多斯盆地上古生界
    上古生界烃源岩为湖泊相含煤建造，华北克拉通盆地形成了一套稳定分布的“广布型”煤系地层，现今鄂尔多斯盆地近25×104km2煤系地层为残留分布，“广布型”煤系造就了“广布型”煤成气满盆分布的特点。
    上古生界储集层发育大型河流三角洲砂体，主要表现为低孔、低渗透、低产特征，局部地区具有高孔、高渗透、高产特点，产气层以石盒子组盒8段为主，山西组、太原组、本溪组为辅。石炭系本溪组、太原组储层主要为一套海相浅水三角洲-潮道砂岩沉积。二叠系山西组自下而上发育山2、山1两个储层段，以三角洲分流河道及河口坝沉积为主。二叠系下石盒子组自下而上发育盒8、盒7、盒6、盒5等4个储层段。下石盒子组砂岩储集层为平原河流相沉积，入湖三角洲不发育，河流发育在盆地北部。二叠系上石盒子组主要构成盆地区域性的盖层，气藏类型为砂岩岩性地层气藏。截至2007年底，上古生界探明天然气地质储量14618×108m3。目前已发现苏里格、靖边、大牛地、榆林、神木、子洲、乌审旗等7个储量规模超1×1011m3的大气田，其中苏里格气田已成为全国首个探明储量规模超过1×1012m3的大气田，具有形成2×1012m3规模储量的勘探前景；盆地东部具有形成1×1012m3规模储量的勘探前景，整个上古生界具备形成4×1012～6×1012m3大气区的资源基础。
2.2 塔里木盆地库车前陆冲断带
    库车坳陷主要发育上三叠统黄山街组、塔里奇克组湖沼相煤系气源岩，前陆冲断带盐下发育成排成带的构造圈闭，且上覆盐膏层厚度大、分布广，新近系-白垩系区域性储盖组合良好且分布广泛，主要生烃期与构造圈闭形成期相匹配，构造圈闭面积大、资源量大，成藏条件优越。目前已探明克拉2、迪那2等2个储量超1×1011m3级规模的大气田，大北1气田储量规模预计超过1×1011m3，前陆冲断带深层也取得重大突破，大北3、克深2井获高产气流。截至2007年底，前陆冲断带探明天然气地质储量5400×108m3。克拉苏构造带、秋里塔格构造带是库车坳陷天然气最富集的构造带，克拉苏构造带是一个拥有超1×1012m3煤成气资源规模的大气区，具有再次发现1×1011m3以上规模大气田的可能，通过进一步加强勘探，库车坳陷前陆冲断带近期还会发现一批大气田，具备形成2×1012～3×1012m3大气区的勘探潜力。
2.3 四川盆地大川中地区
    四川盆地上三叠统除川东高陡构造及蜀南南部出露外，绝大部分保存较好，可供勘探的面积约11×104km2。大川中地区晚三叠世须家河组整套煤系具有东浅西深、东薄西厚的特点，煤成气资源十分丰富。川中-川南地区须家河组纵向上有多套生、储盖组合，大川中地区须家河组受稳定多物源充足供给地形影响，三角洲分流河道砂广泛发育、相互叠置，形成大规模有利储集砂体区，储层累计厚度大，分布范围广，区域构造平缓、稳定，保存条件好，以构造-岩性气藏为主，具备形成大面积、大型岩性气藏的有利地质条件。
    近两三年川中地区上三叠统前陆层序的大面积构造-岩性气藏勘探取得重大突破，在川中广安、莲池、充西、川中-川南过渡带的潼南、安岳、合川、河包场-界石场等区块的须家河组都取得重要新发现和新进展，已拿下广安、合川等千亿立方米规模大气田，进一步证实“大川中”地区须家河组具有大面积整体连片含气的特点，开辟了川中新的大气区。截至2007年底，大川中地区探明天然气地质储量2767×108m3。整个大川中地区上三叠统须家河组具备形成1×1012～2×1012m3大气区的勘探潜力。
2.4 塔里木盆地塔西南前陆冲断带
    塔西南前陆盆地处于特提斯构造域油气富集带的东延部分，具有良好的成气大地构造背景，发育石炭、二叠系和侏罗系三套煤系烃源岩，发育5套储盖组合，白垩系一下第三系为最有利储盖组合，是今后煤成气勘探的重点目的层，柯克亚背斜构造带、固满合什塔格背斜构造带、甫沙-克里阳构造带、苏盖特构造带、乌恰构造带是近期勘探有待突破的重点区带。塔西南坳陷天然气资源丰富，有利区带和圈闭成排成带分布，随着地震技术和钻井技术的不断进步，该区有望成为塔里木盆地天然气勘探的战略接替区。截至2007年底，塔西南前陆冲断带探明地质储量349×108m3，具备形成1×1012m3大气区的资源基础。
2.5 东海盆地浙东坳陷西湖凹陷中南部及西斜坡
    西湖凹陷气源岩以始新统平湖组湖沼相-海陆交互相暗色泥岩及煤系为主，分布在凹陷中心且南厚北薄，渐新统花港组下段湖相泥岩夹煤系为次。主要储集层为平湖组滨岸体系潮道砂、滨岸砂和三角洲体系水下分流河道砂体，盖层为本组具生烃条件的泥岩，具备自生自储自盖，成藏条件优越；花港组滨湖砂体、湖泊三角洲砂体也是重要储集体，花港组上部及中新统龙井组泥岩为其区域性盖层，构成良好的储盖组合。在西湖凹陷西斜坡发育滚动背斜、断背斜和断块，已发现平湖、宝云亭、武云亭气田。在西湖凹陷中部、南部发育挤压背斜，已发现春晓、断桥、减雪气田等，探明地质储量726×108m3。浙东中央背斜带和西部斜坡带是海域近期煤成气勘探取得储量的现实地区，具备形成1×1011m3储量以上的资源潜力，整个东海盆地具有形成2×1012～3×1012m3储量规模潜在大气区的资源潜力。
2.6 琼东南盆地西部琼西披覆背斜带和松涛36-1构造带[5]
    琼东南盆地发育上、下第三系海相和陆相烃源岩。渐新统崖城组、陵水组滨海平原沼泽相煤层、碳质泥岩烃源岩，以陆源高等植物为主，成熟度为高成熟至过成熟。下第三系渐新统陵水组下部陵三段发育扇三角洲砂体，陵水组一段、三亚组、梅山组、黄流组发育海相砂岩储集体，梅山组、三亚组、陵水组均有厚度较大的泥岩集中段，构成区域盖层。位于盆地西部琼西披覆背斜带，包括崖城13-1和崖城21-1构造带，是近期扩大海域勘探成果、拿储量的现实区带。位于松南凹陷内松涛36-1构造带，预测浅层为常压气藏聚集带，深层为高压气藏聚集带，是近期突破的重点区带。琼东南盆地西部琼西披覆背斜带和松涛36-1构造带，已探明地质储量1038×108m3，具备形成1×1011～3×1011m3大气区的勘探潜力，整个琼东南盆地是一个1×1012m3储量规模的潜在大气区。
3 煤成气勘探前景及储量增长趋势预测
   21世纪能源是天然气快速发展的世纪，煤成气理论体系的建立与完善，加速了中国天然气工业的迅猛发展。中国天然气储量的快速增长将主要依赖煤成气储量的大幅增长，煤成气储量在天然气储量增长中占绝对优势地位[6]。随着时空的推移，中国煤成气理论研究和勘探实践还将不断飞速向前发展，煤成气的勘探地域范围将会不断扩大、空间将会不断拓展，现实的勘探领域将会取得更大的进展，潜在的勘探领域将会不断取得新的重大突破，陆、海两大煤成气聚集区将会形成并驾齐驱的格局，煤成气在中国具有广阔的发展前景。采用翁氏旋回理论及其预测法，对我国未来煤成气储量增长进行预测。
    翁氏旋回预测模型：一个体系具有从兴起到衰亡的全过程称为一个生命旋回。对生命总量有限体系，如非再生矿产资源，已故翁文波院士提出如下预测模型：
    Qt=Atxe-t
其中：t=(T-T0)/c
式中：Qt为某时刻探明储量；T0为生命起始时刻；T为生命过程中的某时刻(年份)；A、C分别为拟合系数；t为时间变量；x为0，1，2，3，…正整数序列。
   煤成气储量增长预测参数选取：A=4500，C=12，x=3，T0=1988。
    中国煤成气勘探正处于初期、储量快速增长阶段，并且迎来了煤成气飞速发展的大好新时代。按目前认识全国煤成气远景资源量在30×1012～36×1012m3考虑，根据我国历年煤成气储量增长情况，采用翁氏旋回理论及其预测法，对我国未来煤成气储量增长作出预测(图2)。预计未来相当长的一段时期，中国煤成气储量将呈现高速增长的态势，探明储量增长最高值将在2025年前后出现，高峰期年增探明天然气地质储量在6000×108m3左右，且高峰期储量增长将持续15a左右，煤成气最终探明储量将超过20×1012m3。
参考文献
[1] 戴金星，戚厚发，王少昌，等.我国煤系的气油地球化学特征、煤成气形成条件及资源评价[M].北京：石油工业出版社，2001.
[2] 戴金星，宋岩，张厚福，等.中国天然气的聚集区带[M].北京：科学出版社，1997.
[3] 戴金星.关于继续加强中国煤成气勘探与研究的建议[R]∥中国科学院院士建议.[出版地不详]：[出版者不详]，2006.
[4] 宋岩，柳少波.中国大型气田形成的主要条件及潜在勘探领域[J].地学前缘，2008，15(2).
[5] 朱伟林，张功成.南海北部大陆边缘盆地天然气勘探[M].北京：石油工业出版社，2007.
[6] 赵贤正，李景明，李东旭，等.中国天然气勘探快速发展的十年[M].北京：石油工业出版社，2002.
 
(本文作者：郑得文 张光武 杨威 孙广伯 徐小林 中国石油勘探开发研究院廊坊分院)