煤层气资源特点

作者简介:李景明,教授级高级工程师,博士,本刊第六届编委会委员;长期从事天然气(煤层气)勘探开发生产研究工作,现任中国石油煤层气有限责任公司总地质师;获国家科技进步奖2项,省部级科技奖7项。

地址:(100013)北京市东城区安外大街2号。

电话:(010)51278798。

E 2mail :lijim @中国煤层气资源特点及开发对策李景明1　巢海燕2　李小军1　刘洪林21.中国石油煤层气有限责任公司2.中国石油勘探开发研究院廊坊分院 李景明等.中国煤层气资源特点及开发对策.天然气工业,2009,29(4):9213. 摘　要　据新一轮全国油气资源评价结果,我国埋深在2000m 以浅的煤层气资源量为36.8×1012m 3,煤层气资源十分丰富,其中赋存在低、中、高煤阶中的煤层气资源各占30%左右。

分别以国内高、中、低煤阶代表性的盆地———沁水、鄂尔多斯和准噶尔3个盆地为对象,通过研究其基本地质条件、资源丰度及勘探开发状况,认为煤层气资源规模开发要立足大型含煤盆地和构造相对稳定的含煤盆地展开。

高煤阶煤层开发应以斜坡带的承压水区、滞留水区及相对构造高部位为目标区;中煤阶煤层生、储条件好,部署应避开甲烷风化带和断层带;低煤阶煤层开发应考虑具多种气源条件和构造相对稳定的区块。

关键词　中国　煤层气　资源丰度　低煤阶　中煤阶　高煤阶　开发对策 DOI :10.3787/j.issn.100020976.2009.04.0021　中国煤层气资源的基本特点 最新一轮全国油气资源评价结果表明[1]:中国42个主要含煤盆地埋深2000m 以浅煤层气资源量为36.8×1012m 3,1500m 以浅的可采煤层气资源量为10.9×1012m 3;2000m 以深的煤层气资源随着未来技术的进步得到有效的开发利用;截至2008年底,相关公司已登记煤层气区块56个,总面积6.58×104km 2,其中,国家储委认定的探明面积为691km 2,探明储量为1181×108m 3。

中国煤层气资源分布特征字号:[ 大中小] 发布时间:2008-03-10 来源:中国能源网据中联公司最新一轮的全国煤层气资源预测结果显示（2002年），中国陆上烟煤煤田和无烟煤煤田中（未包括褐煤煤田），在埋深300～2000m范围内煤层气资源总量为31.46×1012m3，世界位居第三(俄罗斯17～113×1012m3、加拿大6～76×1012m3、中国31.46×101212m3、美国11～19×1012m3)。

研究表明，中国的煤层气资源不仅广泛分布于全国各地，而且还具有显著的时域性和地域富集特点。

中国煤层气资源分布略图中国煤层气资源的时域分布特征从赋存地层分析，中国的煤层气资源主要赋存于南方早石炭世（C1）、北方石炭二叠纪（C-P）、南方晚二叠世（P2）、晚三叠世（T3）、早-中侏罗世（J1-2）、东北早白垩世（K1）、晚第三纪（R3）等含煤地层（图2-2），表现出突出的时域分布特征。

早中侏罗世煤系和石炭二叠纪煤系的煤层气资源量分别为14.51×1012m3、13.69×1012m3，分别占总资源量的46.13%、43.52%；其次是晚二叠世煤系，资源量为2.87×1012m3，占资源总量的9.14%；其余煤系仅为0.38×1012m3，占1.20%（早石炭世煤系0.039×1012m3、晚三叠世煤系0.068×1012m3、早白垩世煤系0.267×1012m3和晚第三纪煤系0.004×1012m3）。

中国主要含煤地层及其煤层气资源量分布直方图（单位：108m3)中国煤层气资源的地域富集特征从地域分布角度看，中国的煤层气资源虽然广泛分布于新、晋、陕、冀、豫、皖、辽、吉、黑、蒙、云、贵、川、渝、湘、赣、鄂、甘、宁、青、苏、浙、鲁、桂等24个省、市、自治区，但却表现出显著的区带分布特征，具有显著的区带特征。

煤层气是一种由煤层生成并主要以吸附状态储集于煤层中的以甲烷（CH4）为主要成分的非常规天然气，热值与常规天然气相当，是通用煤气的2倍至5倍，燃烧后很少产生污染物，属于优质洁净气体能源。

我国煤层气资源非常丰富，中国煤层气资源总量超过31万亿立方米，相当于450亿吨标准煤，位居世界第三，分布于全国24个省、市、自治区，尤以山西、陕西、内蒙古等西部省区煤层气资源量大，占全国煤层气总资源量的一半以上。

开发利用煤层气，对于充分利用清洁能源，优化我国能源结构，改善煤矿安全生产条件以及减少大气污染，都具有重大的经济和社会效益。

中国对煤层气的开发利用始于上个世纪九十年代后期，2001年中国煤层气产量约为10亿立方米，成为继美国之后第二个大规模进行地面煤层气勘探的国家。

在资源分布上，我国煤层气资源与天然气资源有很好的互补性，即天然气资源主要集中在西部地区，而煤层气资源主要分布在天然气缺乏的中东部地区，其中华北地区占总资源量的62%。

资源的丰富，加上地理上的优势，这些为我国大力发展前景广阔的煤层气产业创造了条件。

此外，煤层气的开发可改变我国目前能源消费结构极不合理的现象，直接减少煤矿甲烷的排放量，有效地缓解大量燃煤造成的环境压力，极大地提高煤矿经济效益。

煤层气是烃源岩，又是储集层。

作为储集层，它与常规天然气储层有明显的不同的特征。

主要区别在于煤储层具有双孔隙结构——基质孔隙和裂缝网络。

基质孔隙和裂缝网络的大小、形状、孔隙度和连通性等决定着煤层气的储集、运移和产出。

水力压裂煤层是完井、增产措施最常见的也是最重要的手段之一。

针对煤层气压裂液，国内外经历了使用水（包括清水、减阻水）、线性胶、交联冻胶、泡沫压裂液、滑溜水之间的反反复复的试验研究和比较，可以肯定的是，这些不同的压裂液都将对煤层的渗透性（通过吸附或膨胀引起堵塞）产生影响。

由于煤层储层具有松软、裂隙网络发育、表面积大、吸附性强、压力低等与油藏储层不同的特征，使得它与常规油气藏储层在选择和使用压裂液时应注意如下差别，主要表现在：（1）由于煤岩的基质孔隙细小，表面积非常巨大，具有较强的吸附能力，要求压裂液及煤层流体完全配伍，不发生不良的吸附和反应；（2）煤层裂隙网络发育，要求压裂液本身清洁，除配液用水应符合低渗层注入水水质要求外，压裂液破胶残渣也应该比较低以避免对煤层孔隙的堵塞；（3）压裂液应满足没岩层防膨、降滤、返排、降阻、携砂等要求。

煤层气与常规天然气比较一、特点比较1、相同点①气体成分大体相同：煤层气主要由95%以上的甲烷组成，另外5%的气体一般是CO2或氮气，；而天然气成分也主要是甲烷，其余的成分变化较大。

② 用途相同：两种气体均是优质能源和化工原料，可以混输混用。

2、不同点① 煤层气基本不含碳二以上的重烃，产出时不含无机杂质，天然气一般含有含碳二以上的重烃，产出时含无机杂质；② 在地下存在方式不同，煤层气主要是以大分子团的吸附状态存在于煤层中，而天然气主要是以游离气体状态存在于砂岩或灰岩中；③ 生产方式、产量曲线不同。

煤层气是通过排水降低地层压力，使煤层气在煤层中解吸-扩散-流动采出地面，而天然气主要是靠自身的正压产出；煤层气初期产量低，但生产周期长，可达20-30年，天然气初期产量高，生产周期一般在8年左右；④ 煤层气又称煤矿井斯，是煤矿生产安全的主要威胁，同时煤层气的资源量又直接与采煤相关，采煤之前如不先采气，随着采煤过程煤层气就排放到大气中，据有关统计，我国每年随煤炭开采而减少资源量190亿m3以上，而天然气资源量受其他采矿活动影响较小，可以有计划地控制。

二、储藏方式比较常规气藏煤层气储层1、埋深有深有浅，一般大于1500米一般小于1500米2、资源量计算不可靠较可靠3、勘探开发开发模式滚动勘探开发或先勘探后开发滚动勘探开发4、储气方式圈闭，游离气吸附于煤系地层中（大部分）5、气成分烃类气体，主要是C1—C495%以上是甲烷6、储层孔隙结构多为单孔隙结构，双孔隙结构，微孔和裂隙发育7、渗透性渗透率较高，对应力不敏感渗透率较低，对应力敏感8、开采范围在圈闭范围内大面积连片开采9、井距大，可采用单井，一般用少量生产井开采小，必须采用井网，井的数量较多10、储层压力超压或常压欠压或常压11、产出机理气体在自然压力下向井筒渗流，井口压力大需要排水降压，气体在压力下降后解吸，在微孔中扩散，然后经裂隙渗流到井筒12、初期单井产量高低13、增产措施一般不需要一定需要14、钻井及生产工艺较简单较复杂，需要人工提升排水采气。

煤层气资源特点与开发模式我国煤层气资源丰富、高瓦斯矿井居多,但缺乏合理的煤层气综合开发利用模式和相应的配套技术。

为此,结合我国煤矿区煤层气开发利用现状和煤矿煤层气储存及涌出特征,提出了矿井煤层气的综合性开发模式。

标签：煤层气;开发;利用;模式1 我国煤层气资源现状我国煤层气资源量非常丰富。

据新一轮全国煤层气资源评价结果表明:全国煤层埋深2000m以浅煤层气资源总量为36.81×1012m3可采资源量11×12m3。

煤层气总资源量中1000m以浅的煤层气资源量为11.85×1012m31000-1500m范围内为8.39×1012m3,1500-2000m 范围内煤层气资源量为9.96×1012m3。

我国22个重点煤矿区煤层气资源中资源量较大的煤矿主要有柳林、淮南、峰峰、阳泉、平顶山、盘江、水城、二道岭、淮北等。

矿区煤层气资源分布比较集中,主要分布在中部地区和东部地区,占总资源量的90%以上。

2 煤气层开发利用模式我国煤矿区煤层气井下抽采利用现状和储存、涌出特征,提出了矿井煤层气的综合性开发最为经济的模式。

2.1 采前预抽主要是先采用地面钻井、通过压裂等增产措施,然后排采,对原始煤层进行煤层气预抽。

该地面煤层气预抽期一般7-8a最长10a,通过对分支平井开采可缩短为3-5a,经过此预抽期,煤层气采收率为30%-40%。

地面钻井采前预抽煤层气主要适用于煤层原生结构较为完整、渗透性较高的矿区,不适用于构造煤发育的矿区。

2.2 开采期抽采利用我国部分矿区(如阳泉、晋城等矿区)成熟的开采期煤层气抽采技术,对地面钻孔中间地段进行井下补孔,与地面钻井联通,运用采动影响,造成煤层充分卸压,使渗透率增加,进行煤层气抽采。

该期煤层气抽采一般1-2a,由于煤层充分卸压,煤层气采收率相应提高(30%-40%)。

2.3 采空区抽采和废弃矿井的煤层气抽采在主采煤层开采之后,卸压更为充分,不可采煤层也相应卸压解吸,向采空区涌出大量煤层气。

煤层气及其开发现状与前景胡经国一、煤层气及其主要特征就成因而言，煤层气又叫做煤成气，是指在煤层或煤系地层形成过程中生成的一种天然气，俗称煤矿瓦斯。

它是腐殖质在煤化变质过程中热分解作用的产物。

煤化变质程度越高，生成的煤层气越多。

例如，每吨低度煤化变质的褐煤形成时，只能生成38～68立方米煤层气；而每吨高度煤化变质的无烟煤形成时，则能生成346～422立方米煤层气。

煤层气的成分主要是甲烷（CH4）。

它的甲烷含量一般为90%～99%，通常在95%以上。

煤层气的发热量很高，一般约为8500大卡／立方米，比1公斤标准煤的发热量还要高。

煤系地层是中国四大类天然气气源岩之一。

煤层气是中国两大类型天然气之一。

它是一种能单独形成工业气藏、具有巨大资源潜力和广阔开发前景的新能源。

二、世界煤层气资源及其开发概况全世界已发现的煤层气储量约占世界天然气总储量（约为103万亿立方米）的30%以上。

世界上已发现的26个最大的天然气田（储量大于2830亿立方米）中，就有16个是煤层气田；其煤层气储量占天然气总储量的77.2%。

位居世界前五位的特大气田均为煤层气田。

例如，前苏联西北利亚特大型气田，其煤层气可采储量高达18万亿立方米。

它使前苏联80年代的天然气储量和产量，比50年代中后期猛增了数十倍。

又如，荷兰格洛宁根特大型气田，其煤层气储量达2.2万亿立方米。

它使荷兰的天然气产量增长了486倍，从能源进口国一跃而成为能源出口国。

美国煤层气资源量约为5.6～22.6万亿立方米，可采储量估计可达11.3万亿立方米。

中欧盆地南部，煤层气资源量约为3.5万亿立方米。

在世界上，煤层气开发利用研究起步于本世纪50年代。

1959 年荷兰发现了格洛宁根特大型气田。

从此，煤层气一跃而成为世界各国刮目相看的一个新能源领域。

到90年代，发达国家煤层气工业生产已达到相当大的规模，其技术水平也很高。

例如，美国1986年煤层气生产井还不到200口，而到1992年却发展到了6000口。

鄂尔多斯盆地煤层气富集规律
鄂尔多斯盆地位于中国内蒙古自治区，被誉为中国最大的煤层气富集区之一。

煤层气是通过开采煤矿废气中的天然气而产生的一种清洁能源。

鄂尔多斯盆地的煤层气富集规律具有以下特点：
1. 煤层气赋存特征：鄂尔多斯盆地煤层气主要赋存于古近系煤系和二叠系煤系中。

这些煤层具有良好的储层性质，包括较高的孔隙度和渗透率，利于天然气的富集和采集。

煤层气在煤炭组织结构发育好的厚煤层中特别丰富。

2. 富集规律：根据实地勘探和研究，煤层气在鄂尔多斯盆地的富集规律可以总
结为下面几个方面：
- 富煤区域：煤层气主要富集于盆地西北部，包括鄂尔多斯盆地北部的鄂前凹
陷和北部的塔中凹陷。

这些地区具有较多的煤矿资源和良好的煤层气赋存条件。

- 主力层系：二叠系煤系是鄂尔多斯盆地煤层气主力层系，包括煤系顶板、中
板和底板等主要煤层。

其中，中板煤层孔隙度和渗透率较高，对煤层气富集贡献较大。

- 富煤类型：鄂尔多斯盆地的厚煤层区域煤层气资源丰富，其中以长武组和下
二叠统富层为主。

厚煤层的存在为煤层气的富集提供了较为有利的地质条件。

3. 富集机理：鄂尔多斯盆地煤层气富集主要受到结构构造和古水力条件的控制。

地质构造对天然气的运移和富集起着重要的作用。

古水力条件对于煤层气形成和富集起到了关键性的作用。

鄂尔多斯盆地煤层气富集规律通过勘探和研究得出，主要包括煤层气赋存特征、富集规律和富集机理。

这些规律的认识对于鄂尔多斯盆地煤层气的勘探开发和利用具有重要意义。

煤层气及其开发现状与前景胡经国一、煤层气及其主要特征就成因而言，煤层气又叫做煤成气，是指在煤层或煤系地层形成过程中生成的一种天然气，俗称煤矿瓦斯。

它是腐殖质在煤化变质过程中热分解作用的产物。

煤化变质程度越高，生成的煤层气越多。

例如，每吨低度煤化变质的褐煤形成时，只能生成38～68立方米煤层气；而每吨高度煤化变质的无烟煤形成时，则能生成346～422立方米煤层气。

煤层气的成分主要是甲烷（CH4）。

它的甲烷含量一般为90%～99%，通常在95%以上。

煤层气的发热量很高，一般约为8500大卡／立方米，比1公斤标准煤的发热量还要高。

煤系地层是中国四大类天然气气源岩之一。

煤层气是中国两大类型天然气之一。

它是一种能单独形成工业气藏、具有巨大资源潜力和广阔开发前景的新能源。

二、世界煤层气资源及其开发概况全世界已发现的煤层气储量约占世界天然气总储量（约为103万亿立方米）的30%以上。

世界上已发现的26个最大的天然气田（储量大于2830亿立方米）中，就有16个是煤层气田；其煤层气储量占天然气总储量的77.2%。

位居世界前五位的特大气田均为煤层气田。

例如，前苏联西北利亚特大型气田，其煤层气可采储量高达18万亿立方米。

它使前苏联80年代的天然气储量和产量，比50年代中后期猛增了数十倍。

又如，荷兰格洛宁根特大型气田，其煤层气储量达2.2万亿立方米。

它使荷兰的天然气产量增长了486倍，从能源进口国一跃而成为能源出口国。

美国煤层气资源量约为5.6～22.6万亿立方米，可采储量估计可达11.3万亿立方米。

中欧盆地南部，煤层气资源量约为3.5万亿立方米。

在世界上，煤层气开发利用研究起步于本世纪50年代。

1959 年荷兰发现了格洛宁根特大型气田。

从此，煤层气一跃而成为世界各国刮目相看的一个新能源领域。

到90年代，发达国家煤层气工业生产已达到相当大的规模，其技术水平也很高。

例如，美国1986年煤层气生产井还不到200口，而到1992年却发展到了6000口。

煤层气勘探开发进展与展望煤层气是一种重要的清洁能源资源，具有丰富的储量和分布广泛的特点。

近年来，随着人们对清洁能源的需求不断增加，煤层气勘探开发工作也日益受到重视，取得了长足的进展。

本文将对煤层气勘探开发的现状进行分析，并展望未来的发展趋势。

一、煤层气勘探开发的现状1. 煤层气资源储量丰富中国是煤层气资源的大国，具有丰富的储量和分布广泛的特点。

根据国家能源局的统计数据，中国的煤层气资源储量约为36万亿立方米，占全球总储量的30%左右。

煤层气资源主要分布在华北、华中和西南等地区，具有良好的开发潜力。

2. 技术手段不断提升随着科技的发展，煤层气勘探开发的技术手段也在不断提升。

目前，国内外已经形成了一套完整的煤层气勘探开发技术体系，包括地质勘探、地下水保护、井筒完井和增产措施等方面的技术手段。

这些技术手段不仅提高了煤层气资源的开采率，还降低了勘探开发成本。

3. 政策支持力度加大为了促进煤层气勘探开发工作的顺利进行，政府不断加大对煤层气产业的支持力度。

一方面，政府加大了对煤层气资源勘探开发的财政投入，也出台了一系列的扶持政策，包括税收优惠、补贴奖励和土地使用等方面的支持措施。

这些政策的出台，将为煤层气勘探开发提供有力的政策支持。

随着科技的不断进步，煤层气勘探开发的技术手段也将不断完善。

传统的地质勘探技术将逐渐向高精度、高分辨率的无人飞行器、立体地震等技术手段发展，进一步提高了勘探的精准度和深度，降低了勘探的风险和成本。

2. 国际合作加强随着全球煤层气资源勘探开发工作的不断深入，国际间的合作也将会越来越加强。

国际煤层气技术交流与合作将为我国煤层气勘探开发工作提供更多的技术支持和市场机会，进一步提升了我国在煤层气领域的国际地位。

3. 环保意识日益增强随着人们对环境保护意识的不断提高，煤层气勘探开发工作也将注重环境的保护和可持续性发展。

未来的煤层气勘探开发工作将更加注重对地下水的保护、排放的控制和废弃物的处理，实现煤层气开发与环境保护的良性循环。