摘要：中国煤层气资源十分丰富，特点表现为含煤盆地多、含煤层系多、煤种全、煤层气藏类型多。埋藏深度浅于1000m的资源量达14.27×1012m3，是目前煤层气开发的主要对象。当前国家配套扶持政策基本到位，是我国发展煤层气的重要机遇期。加快煤层气发展，首先要认识其赋存特点，选准富集区，探好目标区。近年来的研究成果表明，中国煤层气主要富集在5类地区：区域含煤区构造高点、直接盖层稳定分布的上斜坡区、凹中隆构造的火山岩活动区、浅层封闭条件好的低煤阶与厚煤层发育区、断裂活动次生割理发育区。目前，我国尚处于煤层气开发的初期，勘探开发前景广阔。通过对不同煤阶具体指标的分析并结合上述5类富集区的特点，提出了Ⅰ类目标区6个、Ⅱ类目标区5个、Ⅲ类目标区7个。其中沁水盆地南部晋城地区、鄂尔多斯盆地东南部吉县-韩城地区、准噶尔盆地东南部昌吉-大井地区是近期3个千亿立方米煤层气储量规模的有利区；Ⅱ类和Ⅲ类目标区将成为中国煤层气中长期发展的重要领域。
关键词：中国；煤层气；富集区；勘探开发；目标区；赋存特点；资源量
煤层气是煤层中吸附的甲烷和少量的其他气体。我国煤层气勘探和开采试验始于20世纪90年代，经过近20年的探索，已在煤层气资源评价、地质理论和勘探技术等方面取得了丰硕的成果，初步储备了煤层气开采的工艺技术，特别是实用的浅层空气钻井技术和先进的定向羽状水平井技术，大大提高了煤层气勘探开发效益。
截至2009年底，全国探明煤层气地质储量为1852.4×108m3，其中沁水盆地南部为1317×108m3，占总量的67%。全国地面开采共钻煤层气井3600余口，投产1682口，其中水平井100余口，已建成产能25×108m3，年产气量为10×108m3。开发主要集中在沁水盆地南部和鄂尔多斯盆地东部[1]。另外，井下抽采已达61.7×108m3，但利用量仅17.7×108m3，利用率为28.7%。当前国家的配套扶持政策基本到位[2]，是发展煤层气的重要机遇期。加快煤层气发展，首先要认识其赋存特点，选准富集区，探好目标区。
1 中国煤层气赋存的特点
据国土资源部2006年全国油气资源评价成果，45个主要含气盆地埋深浅于2000m的煤层气资源量约为36.8×1012m3，其中可采资源量为10.9×1012m3，沁水、鄂尔多斯等8个主要盆地每个盆地的煤层气资源量均大于1×1012m3，资源量共约26×1012m3，占全国总量的70%，主要位于我国中西部地区。埋藏深度浅于1000m的资源量达14.27×1012m3，是目前煤层气开发的主要对象。
煤层的含气性通常用吨煤含气量、吸附饱和度、甲烷浓度和资源丰度等4个要素来衡量：①含气量是吨煤所具有的气体量，它是煤层气资源量的决定要素；②资源丰度是煤层含气量与煤层厚度的综合反映；③吸附饱和度是与煤层气可采性有关的一个含气性要素：④甲烷浓度是评价含气质量的主要标准[3]。
从地域分布分析，煤层平均含气量以华南聚气区为最高，其次为东北聚气区和华北聚气区，西北聚气区最低；各区的甲烷浓度较为接近，由高到低依次为华南、华北、西北和东北聚气区；各聚气区的平均资源丰度相差比较悬殊，西北聚气区显著高于其他地区，其次为东北聚气区，华北略低于东北，华南最低；平均吸附饱和度以东北聚气区为最高，华南次之，再为华北，西北最低(表1)。
从含气层系分析，石炭-二叠系、上二叠统、中-下侏罗统含气性数据较多，具有较好的代表性；其他时代则相对较差。综合分析结果认为，北方主要盆地的石炭-二叠系含气性较好，是主要盆地最重要的含气层系。
对深度分布的研究结果表明，控制煤层含气量的主要因素是煤岩组分、上覆地层的有效厚度、煤级和断裂等。其中前3个因素制约作用普遍，是区域性的控制因素；断裂等构造因素在较小范围内作用显著。在一定的地区内，处于埋深较小的瓦斯风化带内，煤层含气量与埋深的关系密切。深部煤层含气量与煤阶有着密切的关系，而与深度关系则不明显。
按煤阶分布情况分析，高煤阶贫-无烟煤Ⅲ类煤(Ro=1.9%～2.5%)资源量为7.8×1012m3；占21.1%；中煤阶气-瘦煤(Ro=0.7%～1.996%)资源量为14.3×1012m3，占38.9%；低煤阶-长焰煤(Ro＜0.7%)资源量为14.7×1012m3，占40%。
含气量大于6m3/t是煤矿瓦斯爆炸的引发点，以含气量6m3/t作为界限，大于6m3/t的煤层气资源量约为19.76×1012m3，占全国煤层气资源量的54%，其煤炭资源量为1.62×1012t，仅占29%。如果以含气量大于6m3/t作为实施“先采气，后采煤”的界线，既不影响“十一五”煤炭产量，又可遏制瓦斯灾害(表2)。
2 中国煤层气的主要聚集类型
从当前已经开展工作的煤层气区煤层气分布特点看，主要有以下5种聚集类型：
1) 区域含煤区构造高点是高产富集有利部位。处于盆地后期构造抬升部位，次生割理发育，渗透性好，煤层埋藏相对较浅，压实作用较弱；在上覆有利盖层条件下，滞水环境中煤层割理裂隙尚未矿化，煤层气藏未被水打开；两翼是烃类供给的指向区，易形成高渗透率、高含气量、高饱和度的高产富集区。
2) 直接盖层稳定分布的上斜坡煤层气高产条件优越。煤层后期埋藏浅，抬升幅度大，次生割理发育，压实作用弱，渗透性好，发育区域分布稳定的直接盖层，处于滞水封闭环境，煤层割理尚未被方解石等矿化充填，甲烷风化带宽度窄，处于承压水封闭状态；下倾部位有充足的烃类补给，具备形成高渗透率、高含气量、高饱和度的有利条件，如沁水盆地南部、宁武盆地南部。
3) 封闭条件好的浅层，低煤阶、厚煤层有利于煤层气富集。尽管煤层煤阶低，生气量和含气量低，但巨厚煤层弥补了低含气特点，只要有好的盖层条件，阻止上覆水沿煤层割理形成动力流，上倾部位压实作用减小，煤层吸附饱和度高，可形成高渗透率、高饱和度气藏。盆地陡坡中浅部煤层埋深适中，位于煤层气运移指向区，吸附饱和度较高，煤层渗透性较好。另外，经构造抬升，煤层埋藏适中的向斜区，也是煤层气高产富集的有利部位，如二连盆地霍林河地区。
4) 断裂活动次生割理发育区是煤层气聚集有利场所。尽管煤层埋藏深，但在局部构造高部位断层活动使得煤层次生割理发育，渗透性好，存在高渗透带，游离气与吸附气并存，如准噶尔盆地五彩湾地区。
5) 凹中隆构造的火山岩活动区有利于煤层气高产。区域火山岩侵入煤层，加剧了煤层的生气作用；火山岩墙又起到了有利的遮挡作用。后期火山岩体冷却，导致煤体收缩，有利于次生割理形成，渗透性变好；火山岩直接接触带多变成天然焦，不利于煤层气富集；在有利的直接盖层条件下，甚至后期构造抬升，煤层变浅，形成高产富集有利区块，如辽宁阜新盆地刘家区块。
此外，也不能忽视煤层气解析形成的游离气运移到煤系地层其他沉积岩中(如砂岩、碳酸盐岩等)形成的天然气聚集。勘探过程中，注意兼探。
3 煤层气重点有利勘探目标区
在总结煤层气富集规律及含气特点的基础上，首先建立了一套不同煤阶选区评价技术指标体系(表3)。
通过对不同煤阶具体指标的分析，根据5类富集区的特点，在全国共优选出18个有利目标区：分别是晋城、吉县-韩城、神木、横山堡、宁武南、盘关、格目底、萍乐、昌吉、大井、乌尔禾、乌审旗、三江穆棱河、霍林河、伊敏等。其中Ⅰ类目标6个，Ⅱ类5个，Ⅲ类7个，总面积5.47×108km2，煤层气资源量6.48×1012m3，这些地区将是下一步煤层气的有利勘探方向。其中Ⅰ类区块资源量为3.63×1012m3，资源量大，分布在沁水、鄂尔多斯、准噶尔和宁武盆地，煤层气地质条件较好，是煤层气近中期储量和产量的现实目标区；Ⅱ类和Ⅲ类区块共有资源量2.87×1012m3，分布在吐哈盆地、三塘湖盆地、二连盆地、滇东黔西地区和萍乐盆地，具备中远期储量增长潜力，是储量后备接替区块。其中沁水盆地南部晋城地区、鄂尔多斯盆地东南部吉县-韩城地区、准噶尔盆地东南部昌吉-大井地区是近期3个千亿立方米煤层气储量规模有利区。
4 结论
我国煤层气资源十分丰富，其特点表现为含煤盆地多、含煤层系多、煤种全、煤层气藏类型多。由于中国含煤盆地类型和聚煤环境差异大，后期构造运动改造强烈，使我国十分丰富的煤层气资源蕴藏在非常复杂的地质环境中。主要有5种类型的煤层气富集：区域含煤区构造高点、直接盖层稳定分布的上斜坡区、凹中隆构造的火山岩活动区、浅层封闭条件好的低煤阶与厚煤层发育区、断裂活动次生割理发育区。目前，我国尚处于煤层气开发的初期，勘探开发前景广阔。通过分析提出的18个有利目标区将成为我国未来煤层气展开工作的主战场。
参考文献
[1] 胡文瑞，翟光明，李景明.中国非常规油气的潜力和发展[J].中国工程科学，2010，12(5)：25-29.
[2] 赵庆波，田文广.中国煤层气勘探开发成果与认识[J].天然气工业，2008，28(3)：16-18.
[3] 李五忠，田文广，陈刚，等.不同煤阶煤层气选区评价参数的研究与应用[J].天然气工业，2010，30(6)：45-47.
(本文作者：翟光明 何文渊 中国石油天然气集团公司咨询中心)
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