我国煤层气储层特点及主控地质因素
郗宝华
（山西煤炭职业技术学院，山西太原０３００３１）
摘要：通过对我国煤层气储层的分析，总结我国煤层气储
层具有渗透率低、地应力分布不均、普遍欠压三大特点。同
时对控制煤层气储层特点的因素进行了分析，认为控制我
国煤层气储层特点的主要地质因素是构造地质条件和煤
的变质程度，其次是煤层埋藏埋藏深度和地下水活动性。
关键词：地质勘探；煤层气；储层；地质因素 中图分类号：Ｐ６２４．７ 文献标识码：Ａ
文章编号：１００８—８８８１（２０１０）０１—０１１２一Ｏ２
煤层气的生成、保存及开采直接受到储层环境的影
响。如果在采煤之前不先抽采煤层中的煤层气，它将在采
煤过程中逐渐排放到大气中，一方面造成资源的浪费，另
一方面给环境带来了巨大的压力。再者不合理的开采还会
造成矿井灾害。所以研究煤层气储层特点及主控因素，对
寻找和开采煤层气资源都是十分重要的一项工作。
一、中国煤层气分布
在地质发展史上，我国形成了以六大聚煤区为主的丰
富的煤炭资源。为煤层气的形成和储集创造了良好基本条
件。我国的煤层气资源及其丰富。我国煤层气资源总量为
３１．４６万亿ｍ 。迄今为止最完整的煤炭资源勘探成果和煤
层气含量的实测资料显示：我国煤层气埋深２０００ｍ以浅的
煤层气资源量为１４．３４万亿ｍ。；埋深１５００ｍ以浅的煤层气 资源量为９．２６万亿ｍ’；埋藏深度介于１５００—２０００ｍ的煤
层气资源量为５．０８万亿ｍ 。
区域上煤层气资源的分布受含煤地区的制约，使我国
煤层气资源表现出富集高产的特征。在中国六大聚煤区
中，煤层气资源量主要分布于华北、西北和华南区，分别占
５８．１％、３１．７％和８．６％东北区仅占２％（表１）。我国大部分
的煤层气资源分布在两气东输管运沿线，有很大的开发利
用前景。
表１ 中国煤层气资源分布数据表
东北 南方 西北 华北 全国
含煤区（个） ９ ２３ １７ １９ ６８
煤层气、自然气与页岩气的区分
主要有四点区分：
1.储集机理不同
常规自然气是以游离状态储集在储层的孔障空间当中，在气源充分的状况下，其据计量主要与孔腺空间的大小有关。煤层气则以吸附状态赋存在孔赚的表面之上，其据计量与煤层的吸附性亲密相关。
2成藏过程不同常规自然气由源岩生成后，经过肯定距离的一次运移和二次运移在储层中聚集成藏，运移方向受流体动力场掌握，即自然气主要是在浮力和流体压力的驱使下进行运移；煤层气由煤源岩生成之后直按被煤储层吸附而聚集，这种聚集不受流体动力场的掌握而受温压场的掌握
3气藏边界不同常规自然气有明显的气藏边界，并且气藏边界内外自然气含气是具有“有''和"无质的变化；而煤层气藏与常规自然气藏最大的区分之一就是气藏边界不确定，只要有棵就有煤层气的存在，在某些地质条件下，煤层气相对富集形成煤层气藏。因此，煤层气藏内外是含气丰度的差别，而不是有气和无气的差别
4流体状态不同常规自然气藏和煤层气藏都有气、水两相存在，但二者所处的状态不同：常规自然气藏一般以气相为主，即储集空间被游离的气相所占据，存在少量柬水，水主要以边水和底水的形式存在于气藏的边郡和底部，具有统一的气一水界面：而煤储层中大的孔空间主要是被水所占据，水中含有肯定量的溶解气，部分孔中存在游离气相。气藏中的大部分气体以吸附相存在，占8096以上，即煤层气藏中有吸附气、游离气和溶解气三种存在形式。
一、自然气、煤层气、页岩气之间关系与相同点
专业上把自然气称为常规自然气，而把煤层气与页岩气称为特别规自然气，其本质都是“自然气”即自然形成之气，他们都是古老生物遗体埋藏于沉积地层中，通过地质作用形成的化石燃料，都是自然形成的干净、优质能源，这是他们的共同点。
1 .常规自然气(Natualgas)是一种多组分的混合气态化石燃料，主要成分是甲烷(CH4)另有少量乙烷、丙烷和丁烷，成分相对简单。比重约0.65,比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性。
山西煤炭管理干部学院学报2010.1收稿日期：２００９－１１－０９作者简介：郗宝华（１９７７－），山西煤炭职业技术学院助教，硕士。我国煤层气储层特点及主控地质因素郗宝华（山西煤炭职业技术学院，山西太原030031）摘要：通过对我国煤层气储层的分析，总结我国煤层气储层具有渗透率低、地应力分布不均、普遍欠压三大特点。同时对控制煤层气储层特点的因素进行了分析，认为控制我国煤层气储层特点的主要地质因素是构造地质条件和煤的变质程度，其次是煤层埋藏埋藏深度和地下水活动性。关键词：地质勘探；煤层气；储层；地质因素中图分类号：P624.7文献标识码：A文章编号：1008-8881（2010）01-0112-02煤层气的生成、保存及开采直接受到储层环境的影响。如果在采煤之前不先抽采煤层中的煤层气，它将在采煤过程中逐渐排放到大气中，一方面造成资源的浪费，另一方面给环境带来了巨大的压力。再者不合理的开采还会造成矿井灾害。所以研究煤层气储层特点及主控因素，对寻找和开采煤层气资源都是十分重要的一项工作。一、中国煤层气分布在地质发展史上，我国形成了以六大聚煤区为主的丰富的煤炭资源。为煤层气的形成和储集创造了良好基本条件。我国的煤层气资源及其丰富。我国煤层气资源总量为３１．４６万亿ｍ３。迄今为止最完整的煤炭资源勘探成果和煤层气含量的实测资料显示：我国煤层气埋深２０００ｍ以浅的煤层气资源量为１４．３４万亿ｍ３；埋深１５００ｍ以浅的煤层气资源量为９．２６万亿ｍ３；埋藏深度介于１５００－２０００ｍ的煤层气资源量为５．０８万亿ｍ３。区域上煤层气资源的分布受含煤地区的制约，使我国煤层气资源表现出富集高产的特征。在中国六大聚煤区中，煤层气资源量主要分布于华北、西北和华南区，分别占５８．１％、３１．７％和８．６％东北区仅占２％（表１）。我国大部分的煤层气资源分布在西气东输管运沿线，有很大的开发利用前景。
二、我国煤层气储层的特点１、煤层渗透率低煤层渗透率是决定富集区糨层气能否以可采气流出的关键参数之一。按照渗透率大小可将煤层气储层分为五个等级：一级渗透率大于１０．０×１０－１５ｍ２，是渗透性极好的储层；二级渗透率介于１０．０×１０－１５—５．０×１０－１５ｍ２之间，是渗透性较好的储层；三级渗透率介于５．０×１０－１５—１．０×１０－１５ｍ２之间，属于中等渗透性的储层；四级渗透率介于１．０×１０－１５—０．１×１０－１５ｍ２之间，属于渗透性差的储层；五级渗透率小于０．１×１０－１５ｍ２，是渗透性极差的储层。据不完全统计，中国煤层气储层渗透率等级在二级以上的占１４％，属三级的占１７％，四、五级即渗透率差的储层占６９％。因此，煤层渗透率低就成了困扰我国煤层气勘探“高资源、低产能”的因素之一。２、煤层地应力梯度分布不均煤层地应力是存在于煤层中的未受工程扰动的天然应力。煤储层原地应力的大小由煤层埋深和应力梯度决定。煤储层渗透率大小受多种地质因素的影响，其中以地应力为主。随着煤储层原地应力的增大，渗透率明显减小。我国的煤田地质条件极为复杂，并且煤层埋藏深度较大，导致不同煤田或地区的应力梯度也存在差异。３、煤储层普遍欠压煤储层压力指储层裂缝中流体的压力，一般将煤层气井中地下水静液面到达井口的煤层称为正常压力储层；高出井口的称为超压储层；在井口以下的称为欠压储层。煤伴层压力不仅对于煤层的含气量、气体赋存状态有着重要的影响，同时也是气体从裂隙向井筒流动的能量。煤储层压力的大小受深度和压力梯度的影响。我国煤储层压力在不同的煤田变化较大，根据我国１５１个煤层的试井结果分析，超压及欠压情况都普遍存在，但总体来看中国煤储层压力以低压储层为主，其中淮北、六盘水、铁法、和河东，阳泉、晋城、安阳、鹤壁、屯留以低压储层为主；沁水盆地煤田部分矿区、开滦矿区压力平均仅为０．６６ｋＰａ／ｍ，０．４１ｋＰａ／ｍ，属于严重欠压。同一煤田的不同区域储层压力也有较大差别，如晋城矿区煤储层压力梯度变化于３．７９ｋＰａ／ｍｌ～２．０１ｋＰａ／ｍ，红阳矿区煤储层压力分布范围在９．２２ｋＰａ／ｍ～１７．３１ｋＰａ／ｍ。三、主要影响地质因素我国煤层气储层具有以上特点受多种因素制约，其中地质因素是最核心的控制因素。我国煤田地质条件复杂多样，中国大陆壳在地质历史发展过程中遭受到西伯利亚、印度和太平洋板块多次挤压、碰撞，许多地区地壳升降频繁．褶皱断裂构造发育，岩浆活动性强，造成我国煤田构造复杂，火山岩侵入频繁，煤变质程度差别大等现象，对煤层气储层地质因素影响关系复杂，为煤层气资源地质评价和开发选区研究带来了困难。制约煤储层生气量、吸附气量和储集性能的地质因素很多，但主要有煤的变质程度、构造地质条件、围岩和煤层的渗透性、煤田的暴露程度、地下水活动、煤层埋藏深度、煤层厚度及岩浆侵入等。下面就我国煤层气储层中主控地质因素加以进上步讨论。１、构造地质条件地质构造不仅影响和控制着煤层气储层的埋藏、分布以及封闭条件，而且构造应力的存在直接影响到作用在煤层孔隙空间内流体上的压力大小。表1中国煤层气资源分布数据表东北南方西北华北全国含煤区（个）９２３１７１９６８资源量（万亿ｍ３）０．４１２．１５７．９０１４．５４２５资源比例（％）１．６０８．６０３１．７０５８．１０
第一章 绪论
1、天然气：（广义）所谓天然气是指自然界一切天然生成的气体。（狭义）目前仅限于地壳上部存在的各种天然气体，包括烃类气体和非烃类气体。性评
2、天然气的来源机制，可分为无机成因气和有机成因气。
天然气的成因分类可分为4种：生物成因气（细菌气）、油型气（油成气）、煤型气（煤成气）、无机成因气。
3、煤型气（煤成气）:指煤系有机质(包括煤层和煤系地层中的分散有机质)在变质过程中(即热演化)形成的天然气，也称煤成气。包括煤系气与煤层气两类。
煤系气：是指从生气母岩（煤系地层及煤层）中运移出来聚集在储集层中甚至形成气藏的煤型气，一般均经过较大规模运移。属常规天然气。
❤煤层气：是指赋存于煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体。属非常规天然气范畴。（也称煤层吸附气、煤层甲烷或煤层瓦斯。）
4、三重国家需求：资源利用/矿山安全/环保
5、全国累计探明面积777km2，探明储量1343亿m3，可采储量621亿m3，初步探明374亿m3。
❤6、我国煤层气研究开发存在的主要问题：①预测理论亟待完善。②产能预测技术有待解决。③开发工艺亟待突破。④投入严重不足。⑤煤层气基础设施建设不完善。
7、我国煤层气资源存在低压、低渗、低饱和的“三低”现象以及地质变动的特殊性。
我国煤储层的特点和难点：地史复杂、类型多样、改造强烈；低孔、低渗、低相渗、低压、高非均质性。
第二章 煤层气的物质组成、性质和利用
❤1、煤层气有两种基本成因类型：生物成因和热成因。
生物成因气：各类微生物经过一系列复杂作用过程导致有机质发生降解而形成的。
热成因气：指随着煤化作用的进行，伴随温度升高、煤分子结构与成分的变化而形成的烃类气体。
2、生物成因气阶段：①早期生物气（泥炭~褐煤阶段，Ro,max<0.5%）②热解型煤层气（褐煤~瘦煤阶段，Ro,max0.5~2.0%）以含氧官能团的断裂为主③裂解型煤层气（瘦煤~二号无烟煤，2.0%
