第8章 煤层气藏研究的若干前沿

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1、第8章煤层气藏研究现状及进展《煤层气藏分析（含煤储层）》之八一、煤层气基础研究新进展1、煤层气成因类型及其判识与常规天然气成因研究一样，煤层气成因的研究往往建立在地球化学方法对气体来源的判识基础上。煤层气起源于两个成因，即生物成因和热成因，生物成因煤层气又可分为泥炭至软褐煤阶段的原生生物成因气和在烟煤中形成的次生生物成因气。然而部分地区煤层气碳稳定同位素组成的显示出不同成因煤层气的叠合。沁水盆地南部煤层气属热裂解煤层气，沁水盆地西北部的山西霍州煤田李雅庄煤矿煤层气具有次生生物气的地球化学特征；淮南新集地区煤层

2、气为次生生物气为主的混合型煤层气，煤层气由次生微生物成因甲烷、热成因甲烷、大气源N2和残留的CO2和重烃组成。2、煤储层特征及储层评价煤储层特性包括裂隙－孔隙特性、吸附性、含气性、渗透性、煤储层压力等。是煤层气地质研究的一个重要方向。针对煤储层研究存在的问题及年近来的研究热点，国家973煤层气项目进行了大量的工作。首先进行了高煤级煤储层参数厘定并提出煤储层评价方法，提出压汞实验、低温氮吸附、单相渗透率测定是便于实施、容易对比的储层物性参数获取方法；提炼和优化了煤储层物性的描述参数，选择孔隙度、孔喉平均直径、比

3、表面积、渗透率、储层压力梯度等5个参数构建了煤储层物性评价指标体系。其次，以沁水盆地为例，提出了高煤级煤储层孔隙系统的地质模型和相应的分形数学模型，分析了各模型的储层物性贡献；针对我国高煤级煤储层的低渗透性特征开展煤储层大裂隙系统研究，提出不同煤级的低渗透性煤储层大裂隙系统发育特征也不同，通过研究提出热演化作用、沉积成岩作用、构造应力应变等是造成煤储层非均性的主要原因。3、煤层气形成动力场研究“九五”以来，在构造应力场、热力场、水动力场等煤层气成藏控制因素方面开展了广泛的工作，取得了一些成果。构造从宏观上控制

4、了煤盆地形成和演化的大地构造背景，从盆地的角度看，构造应力场特征和内部应力分布不均一是导致煤储层和封盖层的产状、结构、物性、裂隙发育状况及地下水径流条件差异性的重要原因，进而影响到煤储层的含气性和可采性。在热动力学条件控制下的生气特征研究方面，认识到控制我国东部晚古生代煤层气富集的古热场具有“多期多热源叠加”的特征，结合特定地区煤化作用和生气特征，将热动力条件与煤层气生成保存条件之间的关系分为不同的类型。相对于煤层气地质研究的其它方向，我国在煤层气成藏的水动力条件方面前期研究较为薄弱，但近年来在水文地质条件区

5、域控气作用、控藏作用、数值模拟、评价理论等方面都取得显著进展。4、煤层气成藏过程分析煤层气藏在储集机理、成藏过程、气藏边界、流体状态等方面不同于常规气藏。煤层气成藏过程、成藏模式等方面的研究一直是我国很多研究者关心的煤层气研究领域之一。煤层气藏的定义及边界的研究一直是煤层气藏研究中悬而未决的问题。但目前为止煤层气藏类型划分还没有一个统一的方案，而且对于煤层气藏的成藏过程的研究往往侧重于地球化学方法，综合分析较少。近两年来，通过国家973煤层气项目的研究，宋岩等在地温梯度、埋藏史研究的基础上，探讨了沁水盆地煤层

6、气藏的成藏过程和聚气历史。通过对沁水盆地南部阳城地区和西部霍州地区的煤层热演化史、煤层气地化特征和聚气历史的对比研究提出，现今沁水盆地煤层气藏的形成取决于决定现今煤层含气量的“关键地质时刻”，即煤层上覆“有效厚度”（地史上煤层埋藏最小的厚度）时期。通过正演和反演相结合的方式探讨“关键地质时刻”的温、压条件，并计算了成藏演化过程中含气量的变化。苏现波等根据国内外相关资料，提出了煤层气藏的四种边界类型：断层边界、水动力边界、物性边界和风氧化带边界，并进行了边界作用机理的探讨，对我国目前发现最大的煤层气藏——沁水盆

7、地南部煤层气藏的边界进行了划分和厘定。5、吸附和解吸机理研究解吸作用是与吸附作用的相反过程，在煤层气开发中解吸作用的研究十分重要。与吸附作用研究相比，解吸作用的研究相对薄弱一些。近年来随着国内煤层气的开发及研究的深入，煤层气解吸作用研究也取得了一些新的认识。张遂安等通过对不同样品不同单组分气体(CH4、CO2、N2)和不同配比的多组分混合气体的等温吸附—解吸实验模拟实验，提出煤层气的具有吸附—解吸过程的可逆性和解吸过程的滞后性，同时进行了煤层气变形双重介质煤层气广义流动分析，建立了变形双重介质煤层气拟稳态和非

8、稳态渗流模型。6、煤层气资源评价目前的资源评价中主要存在的问题是：对煤层气的可采性没有引起重视，没有得到相应的可采资源量，资源数据的应用及与国外的对比受到限制；褐煤中的煤层气资源被忽略。基于这些问题，张新民、赵靖舟等提出了新的煤层气资源系列的划分方案，针对煤层气资源评价的特殊性，首次提出了针对不同的煤层气勘探开发程度的两种煤层气资源评价方法，即煤层气藏数值模拟法和损失分析法，并在沁水盆地和阜新盆地取