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我国煤层气储层研究现状及发展趋势_蔚远江

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我国 煤层气 研究 现状 发展趋势 蔚远江
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我 国 煤 层 气 储 层 研 究 现 状 及 发 展 趋 势 a①蔚 远 江   杨   起   刘 大 锰   黄 文 辉(中 国 地 质 大 学 能 源 系 , 北 京 , 100083)摘   要 : 通 过 对 煤 层 气 储 层 描 述 及 储 层 评 价 、 煤 储 层 分 布 、 预 测 及 选 区 评 价 、 煤 储 层 研 究 方 法 及 实 验 技 术 等 方 面 的 系 统 评 述 后 认为 , 我 国 目 前 已 基 本 掌 握 了 煤 储 层 地 质 特 征 研 究 和 地 质 评 价 选 区 技 术 、 煤 层 气 储 层 工 程 技 术 和 储 层 模 拟 软 件 系 统 , 并 在 煤 层 气 储层 研 究 方 面 有 所 突 破 。 但 我 国 煤 储 层 的 构 造 复 杂 , 煤 层 多 强 烈 变 形 、 煤 层 结 构 常 呈 碎 粒 状 及 糜 棱 状 等 , 煤 储 层 多 为 贫 煤 和 无 烟 煤 ,呈 “ 三 低 一 高 ” (煤 层 压 力 较 低 、 煤 层 渗 透 率 低 、 在 水 压 裂 等 强 化 措 施 下 形 成 的 常 规 破 裂 裂 缝 所 占 比 例 低 ; 煤 层 普 遍 具 有 较 高 的 吸 附力 )的 物 性 特 征 , 且 变 质 程 度 偏 高 , 高 煤 级 煤 (贫 煤 — 无 烟 煤 )占 49% , 独 具 “ 中 国 特 色 ” 。 进 而 讨 论 了 当 前 我 国 煤 层 气 储 层 研 究 急 待解 决 的 8 个 方 面 的 科 技 问 题 和 难 点 , 指 出 了 在 21 世 纪 初 叶 我 国 煤 层 气 储 层 研 究 的 7 大 发 展 趋 势 。关 键 词 : 煤 层 气 ; 储 层 ; 评 价 ; 预 测中 图 分 类 号 :     文 献 标 识 码 : A      文 章 编 号 : 100027849(2001) 0120056205煤 层 气 (或 称 煤 层 甲 烷 )是 指 与 煤 同 生 共 体 以 甲烷 为 主 要 成 分 、 主 要 以 吸 附 状 态 赋 存 在 煤 层 之 中 , 可从 地 面 上 进 行 采 收 的 非 常 规 天 然 气 。 它 是 一 种 洁 净的 气 态 燃 料 和 化 工 原 料 , 在 我 国 的 开 发 程 度 较 低 。 煤层 气 的 排 采 利 用 除 去 了 煤 层 中 的 瓦 斯 气 体 , 可 减 少煤 矿 开 采 中 的 灾 害 , 减 少 因 甲 烷 向 大 气 中 排 放 而 产生 的 温 室 效 应 所 造 成 的 环 境 污 染 , 是 变 害 为 宝 的 新型 能 源 矿 种 。 据 初 步 预 测 [1, 2 ], 我 国 煤 层 气 资 源 量 为(30~ 35) × 1012m 3, 几 乎 相 当 于 我 国 天 然 气 的 远 景资 源 量 ; 而 在 煤 层 埋 深 为 300~ 1 500 m 范 围 内 煤 层气 总 资 源 量 约 为 25× 1012m 3, 具 有 很 大 的 开 发 、 利用 潜 力 。我 国 煤 层 气 勘 探 起 步 较 晚 , 目 前 正 处 于 地 质 选区 及 早 期 探 采 试 验 阶 段 , 开 始 由 预 探 评 价 向 区 域 勘探 过 渡 。 截 止 1999 年 10 月 底 , 全 国 累 积 实 施 煤 层 气钻 井 157 口 ① , 主 要 分 布 在 华 北 区 、 东 北 区 和 南 方区 , 尤 以 华 北 区 为 多 , 而 西 北 区 较 少 , 滇 藏 区 尚 无 煤层 气 探 井 。 由 于 在 引 进 美 国 开 发 煤 层 气 经 验 的 初 始阶 段 未 能 认 真 比 较 中 国 和 美 国 煤 层 气 地 质 条 件 的 差异 , 对 煤 层 气 成 藏 的 控 制 因 素 、 储 层 分 布 和 预 测 、 选区 及 目 标 评 价 研 究 还 不 够 深 入 , 加 之 勘 探 工 艺 技 术跟 不 上 , 致 使 煤 层 气 探 井 的 成 功 率 低 , 未 能 形 成 规 模生 产 和 商 业 开 发 。归 根 结 底 , 煤 层 气 是 聚 集 在 煤 储 层 之 中 的 非 常规 天 然 气 , 故 加 强 煤 层 气 储 层 研 究 , 对 这 种 自 生 、 自储 型 的 非 常 规 天 然 气 展 开 攻 关 已 势 在 必 行 。 笔 者 试图 在 整 理 大 量 文 献 、 资 料 的 基 础 上 , 综 述 我 国 煤 层 气储 层 的 研 究 现 状 , 并 对 其 在 21 世 纪 初 叶 的 发 展 趋 势做 一 初 步 展 望 。1  煤 层 气 储 层 研 究 现 状对 于 煤 层 气 储 层 研 究 , 国 外 以 美 国 为 代 表 已 形成 一 套 较 为 成 熟 的 、 先 进 的 煤 层 气 地 质 理 论 、 方 法 和技 术 。 在 预 测 评 价 阶 段 , 这 些 理 论 、 方 法 和 技 术 的 引进 和 借 鉴 曾 很 好 地 推 动 了 我 国 煤 层 气 勘 探 工 作 的 发展 。 具 体 表 现 为 如 下 几 个 方 面 。111  煤 层 气 储 层 描 述 及 储 层 评 价参 照 国 外 煤 层 气 储 层 研 究 理 论 和 方 法 , 国 内 强调 煤 层 气 储 层 宏 观 、 微 观 特 征 相 结 合 的 研 究 , 提 出 采用 煤 层 气 地 质 学 与 储 层 工 程 相 结 合 、 静 态 与 动 态 研究 相 结 合 的 方 法 , 根 据 煤 层 气 储 层 的 特 点 和 研 究 内容 , 分 基 础 地 质 、 煤 岩 学 、 吸 附 储 集 、 储 层 物 性 及 流 体(水 ) 等 5 个 特 征 描 述 煤 层 气 储 层 的 基 本 特 征 [3 ], 其中 吸 附 储 集 和 储 层 物 性 特 征 是 模 型 的 核 心 。 其 最 终目 的 是 提 供 定 量 化 的 储 层 地 质 模 型 , 并 计 算 煤 层 气的 地 质 储 量 。苏 伏 义 [4 ]提 出 了 进 行 煤 层 气 储 层 评 价 所 需 的 参数 及 其 组 合 , 主 要 包 括 : ① 煤 层 气 储 层 赋 存 状 态 及 煤第 20 卷   第 1 期2001年     3 月        地 质 科 技 情 报 rm       2001a① 中 国 海 洋 石 油 勘 探 开 发 研 究 中 心 信 息 部 1 我 国 煤 层 气 产 业 发 展 目 标 [Z ]1 信 息 周 讯 , 1999, (45) : 3- 4收 稿 日 期 : 2000207211      编 辑 : 禹 华 珍基 金 项 目 : 国 土 资 源 部 地 调 局 项 目 “ 西 北 地 区 煤 层 气 资 源 综 合 评 价 ” (20001010182003)作 者 简 介 : 蔚 远 江 , 男 , 1966 年 9 月 生 , 讲 师 , 主 要 从 事 储 层 沉 积 学 、 地 球 化 学 、 盆 地 分 析 、 煤 层 气 等 方 面 的 科 研 和 教 学 工 作岩 参 数 ; ② 煤 层 气 储 集 特 征 参 数 ; ③ 煤 层 气 储 层 物 性参 数 ; ④ 流 体 特 征 参 数 ; ⑤ 生 产 排 采 参 数 。 将 其 进 一步 组 合 为 煤 层 展 布 特 征 参 数 、 煤 岩 煤 质 特 征 参 数 、 储层 物 性 参 数 、 储 层 吸 附 储 集 特 征 参 数 、 储 层 流 体 特 征参 数 、 储 层 物 理 特 征 参 数 、 储 层 排 采 生 产 参 数 共 7 大类 49 项 参 数 , 并 依 据 煤 岩 参 数 、 储 层 条 件 及 储 集 特性 参 数 、 物 性 参 数 等 3 大 类 12 项 参 数 的 特 征 提 出 了煤 层 气 储 层 参 数 评 价 标 准 。 上 述 参 数 通 常 由 地 质 调查 、 实 验 室 测 试 、 试 井 、 测 井 和 排 采 实 验 等 方 法 确 定 。我 国 现 已 研 制 开 发 了 进 行 煤 储 层 标 定 和 评 价 的测 井 技 术 系 列 和 相 应 的 计 算 处 理 程 序 [5~ 9 ]。 目 前 , 测井 被 认 为 是 最 具 前 途 的 一 种 手 段 , 一 旦 用 煤 芯 数 据标 定 了 测 井 记 录 数 据 , 技 术 人 员 就 可 以 单 独 使 用 测井 记 录 数 据 精 确 估 计 补 充 井 的 储 层 特 性 。 现 在 , 测 井资 料 已 用 来 精 确 确 定 煤 层 厚 度 和 煤 的 工 业 分 析 值 ,估 算 煤 层 气 含 量 和 渗 透 率 , 帮 助 确 定 吸 附 等 温 曲 线的 精 度 。结 合 评 价 选 区 (或 盆 地 )对 我 国 煤 储 层 的 储 集 特征 进 行 了 初 步 研 究 。 孙 斌 等 [2 ]从 煤 的 吸 附 性 、 物 性 、含 气 性 、 煤 层 埋 深 与 煤 储 层 物 性 4 方 面 讨 论 了 我 国煤 对 煤 层 气 储 集 性 能 的 影 响 。 叶 建 平 等 [10 ]利 用 90年 代 以 来 全 国 煤 层 气 钻 井 的 大 部 分 试 井 渗 透 率 资料 , 客 观 地 评 价 了 我 国 主 要 煤 层 气 聚 集 区 (带 ) 煤 储层 渗 透 性 的 状 况 , 研 究 了 中 国 煤 层 渗 透 率 的 主 要 影响 因 素 。 杨 起 等 [11 ]通 过 对 华 北 和 美 国 煤 层 气 地 质 条件 的 对 比 , 基 于 华 北 煤 变 质 特 点 , 指 出 区 域 岩 浆 热 变质 有 利 于 提 高 煤 层 气 含 量 和 渗 透 率 , 并 对 其 作 用 机理 进 行 了 初 步 探 讨 。 此 外 , 在 运 用 构 造 应 力 分 析 预 测煤 层 裂 隙 、 煤 储 层 孔 隙 — 裂 隙 特 征 等 方 面 也 取 得 了一 些 成 果 。煤 层 气 储 层 模 拟 技 术 正 处 于 一 个 蓬 勃 发 展 的 时期 。 煤 层 气 储 层 模 拟 技 术 主 要 可 用 于 预 测 煤 层 气 井的 产 量 , 提 供 煤 层 气 开 发 设 计 的 重 要 参 数 , 通 过 历 史拟 合 重 新 描 述 煤 储 层 , 确 定 最 终 的 经 济 采 收 率 , 发 现和 诊 断 煤 层 气 井 在 生 产 过 程 中 出 现 的 问 题 [12 ]。 目 前美 国 已 拥 有 比 较 成 熟 的 具 有 工 业 标 准 的 煤 层 气 储 层模 拟 软 件 [9 ]。 我 国 煤 炭 科 学 研 究 院 西 安 分 院 、 原 新 星石 油 公 司 华 北 石 油 局 、 北 京 石 油 勘 探 开 发 科 学 研 究院 廊 坊 分 院 、 中 国 煤 田 地 质 总 局 第 一 勘 探 局 煤 层 气研 究 所 等 单 位 先 后 从 美 国 引 进 了 T A S、 T 2 三 种 储 层 模 拟 软 件 , 并 应 用于 煤 层 气 勘 探 开 发 的 生 产 和 科 研 之 中 , 取 得 了 良 好的 效 果 。总 体 来 看 , 原 新 星 石 油 公 司 华 北 石 油 局 和 北 京石 油 勘 探 开 发 科 学 研 究 院 廊 坊 分 院 由 于 介 入 早 , 地域 优 和 对 外 合 作 多 , 相 对 具 有 整 体 领 先 的 技 术 优 势 。中 联 煤 层 气 公 司 、 中 国 煤 田 地 质 局 、 中 国 地 质 大 学 、煤 炭 科 学 研 究 院 西 安 分 院 及 中 国 矿 业 大 学 等 有 关 科研 院 所 、 高 校 和 生 产 单 位 也 进 行 了 许 多 基 础 研 究 和应 用 研 究 。112  煤 层 气 储 层 分 布 、 预 测 及 选 区 评 价我 国 现 已 初 步 查 明 了 国 内 煤 层 气 资 源 及 其 分 布状 况 [1, 2, 13 ]。 张 新 民 等 [14 ]根 据 煤 层 甲 烷 的 生 成 及 赋存 条 件 , 结 合 瓦 斯 突 出 程 度 对 我 国 主 要 含 煤 区 作 了系 统 评 价 。 以 构 造 区 划 分 为 基 础 , 参 考 经 济 发 展 等 因素 , 可 将 我 国 煤 层 气 资 源 分 为 5 个 区 : 华 北 区 、 西 北区 、 东 北 区 、 南 方 区 和 滇 藏 区 。 以 前 两 者 为 最 主 要 , 其中 华 北 区 煤 层 气 资 源 量 占 全 国 煤 层 气 资 源 总 量 的57% , 西 北 区 占 33% , 华 南 区 占 8% , 东 北 区 占 2%。按 资 源 区 划 分 以 华 北 区 为 最 好 , 按 成 煤 期 划 分 以 石炭 纪 — 二 叠 纪 (C— P)和 早 — 中 侏 罗 世 (J 122)为 最 好 。大 于 1 万 亿 m 3 的 煤 层 气 区 有 7 个 , 即 鄂 尔 多 斯 盆地 、 沁 水 盆 地 、 豫 西 — 豫 东 含 煤 区 、 吐 哈 盆 地 、 准 噶 尔盆 地 、 三 塘 湖 盆 地 及 滇 黔 桂 (含 川 南 )地 区 (六 盘 水 含煤 区 )。通 过 借 鉴 国 外 经 验 , 不 少 的 学 者 和 专 家 提 出 了对 选 区 评 价 的 认 识 和 看 法 [8, 9 ], 提 出 了 大 区 评 价 和 目标 评 价 的 主 要 参 考 原 则 , 但 尚 无 一 个 普 遍 认 可 的 统一 标 准 。 他 们 对 煤 层 气 赋 存 和 产 出 的 主 要 地 质 控 制因 素 进 行 了 较 深 入 的 研 究 , 总 结 提 出 了 我 国 煤 层 气评 价 选 区 的 思 路 、 程 序 和 方 法 。 基 本 的 思 路 是 通 过 对含 煤 区 的 地 质 背 景 、 煤 层 特 征 、 煤 资 源 量 、 煤 层 含 气性 、 煤 层 气 资 源 量 、 煤 层 气 饱 和 度 、 煤 储 层 渗 透 率 等的 研 究 , 寻 找 煤 层 气 的 高 富 集 区 和 高 渗 区 。 目 前 , 已在 河 东 煤 田 的 柳 林 地 区 、 沁 水 盆 地 的 晋 城 和 潘 庄 地区 、 陕 西 吴 堡 、 河 北 大 城 、 安 徽 淮 南 、 淮 北 等 试 验 区 获得 了 突 破 , 并 发 现 了 我 国 第 一 个 大 型 煤 层 气 田 — —沁 水 煤 层 气 大 气 田 。113  煤 层 气 储 层 的 研 究 方 法 及 实 验 技 术煤 储 层 孔 隙 — 裂 隙 系 统 是 煤 储 层 研 究 的 主 要 内容 之 一 , 适 用 于 煤 储 层 渗 透 性 评 估 。 国 外 在 这 方 面 已取 得 突 破 性 进 展 [9 ], 我 国 煤 储 层 孔 隙 — 裂 隙 系 统 的研 究 正 在 展 开 , 采 用 的 几 种 方 法 各 有 所 长 。 目 前 实 际可 用 的 方 法 均 基 于 煤 岩 学 分 析 , 依 据 实 际 观 测 研 究 ,获 取 早 期 预 测 信 息 。 许 多 学 者 强 调 [5, 15, 16 ]在 露 头 、 煤芯 及 矿 井 中 煤 储 层 孔 隙 — 裂 隙 系 统 的 宏 观 研 究 和 室内 的 微 观 有 机 岩 石 学 研 究 、 孔 隙 — 裂 隙 微 区 研 究 相结 合 的 重 要 性 , 这 有 助 于 查 明 孔 隙 — 裂 隙 系 统 的 类型 、 分 布 、 展 布 方 向 、 几 何 形 态 、 组 合 关 系 、 连 通 性 、 开放 性 及 其 对 煤 储 层 吸 、 脱 附 特 性 和 渗 透 率 的 影 响 。煤 层 气 储 层 实 验 技 术 是 煤 层 气 勘 探 开 发 试 验 的关 键 和 难 点 [17, 18 ]。 原 新 星 石 油 公 司 华 北 石 油 局 和 北75第 1 期 蔚 远 江 等 : 我 国 煤 层 气 储 层 研 究 现 状 及 发 展 趋 势  京 石 油 勘 探 开 发 科 学 研 究 院 廊 坊 分 院 等 单 位 通 过 引进 、 吸 收 国 外 先 进 设 备 和 技 术 , 结 合 自 行 改 造 和 研制 , 建 立 了 煤 层 气 实 验 室 , 初 步 掌 握 了 煤 层 气 实 验 技术 , 其 中 包 括 煤 层 气 储 层 参 数 (煤 层 含 气 量 、 煤 岩 吸附 等 温 线 、 煤 岩 渗 透 率 及 气 水 相 对 渗 透 率 、 煤 岩 孔 隙度 及 孔 隙 结 构 ) 的 实 验 测 试 、 测 井 和 试 井 分 析 技 术等 , 并 引 进 了 等 温 吸 附 仪 、 1000型 恒 温 野 外 含 气 量 测 试 仪 、 岩 芯 流 动 测 试 系 统 、H 相 色 谱 仪 等 煤 层 气 储 层 研 究 仪 器 , 目 前可 以 全 面 开 展 煤 储 层 含 气 量 、 等 温 吸 附 曲 线 、 物 性 参数 的 测 定 , 煤 的 工 业 分 析 及 平 衡 水 分 测 试 、 煤 层 特 征(煤 层 显 微 组 分 、 煤 镜 质 组 反 射 率 等 )的 测 试 , 可 对 煤芯 样 品 进 行 含 气 量 、 突 破 压 力 、 相 渗 透 率 、 物 性 参 数 、扩 散 系 数 、 D(13 几 十 项 参 数 的 测 定 。综 上 所 述 , 目 前 我 国 已 基 本 掌 握 了 煤 储 层 地 质特 征 研 究 和 地 质 评 价 选 区 技 术 、 煤 层 气 储 层 工 程 技术 和 储 层 模 拟 软 件 系 统 , 煤 层 气 储 层 研 究 和 煤 层 气勘 探 有 所 突 破 , 这 将 为 今 后 开 拓 煤 层 气 能 源 新 领 域 ,建 立 我 国 煤 层 气 工 业 打 下 基 础 。 但 适 合 于 我 国 煤 层气 地 质 特 征 的 地 质 理 论 尚 属 探 索 阶 段 , 勘 探 开 发 技术 的 掌 握 尚 不 全 面 、 完 整 , 所 取 得 的 勘 探 成 果 是 局 部的 、 试 验 性 的 , 还 有 大 量 深 层 次 的 科 学 技 术 问 题 急 待解 决 。2  煤 层 气 储 层 研 究 难 点 及 存 在 的 问 题我 国 煤 层 的 地 质 条 件 从 沉 积 到 构 造 以 及 煤 的 演化 与 美 国 相 比 均 存 在 很 大 差 异 , 特 别 是 我 国 煤 层 气储 层 的 构 造 复 杂 , 煤 层 多 强 烈 变 形 , 煤 层 结 构 常 呈 碎粒 状 及 糜 棱 状 等 , 煤 储 层 多 为 贫 煤 和 无 烟 煤 , 储 层 物性 呈 “ 三 低 一 高 ” (煤 层 压 力 较 低 、 煤 层 渗 透 率 低 、 在水 压 裂 等 强 化 措 施 下 形 成 的 常 规 破 裂 裂 缝 所 占 比 例低 , 煤 层 普 遍 具 有 较 高 的 吸 附 力 ) 的 特 点 , 且 变 质 程度 偏 高 , 高 煤 级 煤 (贫 煤 — 无 烟 煤 ) 占 49% , 更 具 特殊 性 和 “ 中 国 特 色 ” 。 由 于 上 述 特 点 造 成 煤 层 气 勘 探开 发 的 难 度 较 大 , 加 上 起 步 较 晚 , 基 础 理 论 研 究 滞后 , 导 致 当 前 我 国 煤 层 气 储 层 研 究 尚 存 在 如 下 一 些急 待 解 决 的 科 技 问 题 和 难 点 。(1)国 内 外 尚 无 公 认 的 煤 层 气 储 层 评 价 标 准 , 国内 没 有 一 个 国 标 或 行 业 标 准 (仅 由 原 地 矿 部 参 照 天然 气 储 层 评 价 标 准 拟 定 了 一 个 暂 行 规 定 , 已 远 不 能适 应 勘 探 生 产 的 实 际 和 形 势 发 展 的 要 求 )。 国 家 尚 未出 台 有 关 煤 层 气 储 量 和 资 源 量 评 价 的 标 准 , 但 据 悉在 2000 年 上 半 年 国 土 资 源 部 储 量 司 已 委 托 中 联 煤层 气 有 限 责 任 公 司 起 草 《 煤 层 气 储 量 规 范 (征 求 意 见稿 )》 。(2)煤 储 层 有 机 岩 石 学 、 有 机 地 球 化 学 研 究 及 利用 其 对 富 气 、 高 渗 优 质 储 层 的 分 布 进 行 预 测 , 有 效 、经 济 、 快 速 、 准 确 的 地 应 力 测 定 技 术 的 研 究 , 将 层 序地 层 学 、 测 井 沉 积 学 理 论 和 方 法 用 于 煤 储 层 特 征 研究 及 煤 储 层 评 价 、 分 布 和 预 测 才 刚 刚 开 始 , 仅 见 个 别报 道 。(3) 煤 层 气 储 层 实 验 技 术 是 煤 层 气 勘 探 开 发 试验 的 难 点 [17, 18 ]。 目 前 的 测 试 方 法 和 测 试 仪 器 大 多 是从 美 国 的 不 同 公 司 引 进 的 , 因 此 煤 储 层 中 各 项 物 性参 数 , 特 别 是 吨 煤 的 煤 层 气 含 量 和 煤 层 渗 透 率 等 测定 的 仪 器 和 方 法 不 尽 统 一 [15 ], 缺 乏 科 学 严 谨 的 统 一规 程 和 对 比 标 准 , 影 响 了 煤 层 气 开 发 评 价 和 资 料 共享 。 煤 储 层 参 数 的 各 种 获 取 手 段 和 方 法 各 有 局 限 性 ,当 前 还 处 于 探 索 之 中 。(4)孔 隙 — 裂 隙 系 统 的 特 征 及 其 开 放 性 、 连 通 性研 究 是 煤 储 层 特 性 研 究 的 重 要 内 容 , 但 目 前 大 多 只是 从 某 个 侧 面 或 角 度 进 行 研 究 , 缺 乏 将 其 宏 观 、 微 观特 征 及 盆 地 构 造 应 力 场 相 结 合 的 综 合 研 究 , 对 孔 隙— 裂 隙 系 统 开 放 性 描 述 的 难 题 尚 未 解 决 [16 ], 对 孔 隙— 裂 隙 充 填 历 史 的 重 建 及 充 填 期 的 地 质 背 景 (温 度 、压 力 等 )的 研 究 不 够 深 入 。(5)尚 无 针 对 煤 储 层 特 性 的 微 区 研 究 成 果 [16 ],对 煤 储 层 特 征 的 区 域 (盆 内 及 盆 间 ) 对 比 、 煤 储 层 孔渗 特 性 及 其 影 响 因 素 的 研 究 还 有 待 深 入 。(6) 我 国 煤 层 气 储 层 模 拟 技 术 仅 处 在 对 国 外 软件 的 初 步 应 用 阶 段 , 煤 储 层 建 模 技 术 和 煤 层 气 储 层数 据 库 及 知 识 库 的 深 入 研 究 尚 未 展 开 , 尚 无 符 合 中国 煤 层 气 地 质 特 点 的 储 层 模 拟 应 用 软 件 。(7)将 煤 层 气 储 层 物 性 研 究 与 煤 变 质 作 用 类 型 、叠 加 变 质 期 次 等 地 质 条 件 及 沉 积 有 机 相 研 究 相 结 合以 探 讨 煤 的 产 气 能 力 、 煤 储 层 分 布 规 律 及 横 向 预 测问 题 还 有 待 深 入 展 开 。(8) 对 煤 储 层 新 型 测 试 技 术 或 研 究 手 段 的 应 用还 有 待 展 开 [15 ], 如 应 用 G 寻 找 煤 层 气 高渗 区 的 技 术 研 究 , 应 用 有 机 地 球 化 学 勘 探 方 法 和 地球 物 理 方 法 寻 找 煤 层 气 高 富 集 区 和 高 渗 区 的 研 究等 。3  煤 层 气 储 层 研 究 发 展 趋 势随 着 国 民 经 济 的 迅 速 发 展 , 国 家 对 天 然 气 的 需求 将 逐 年 增 加 , 2000 年 我 国 对 天 然 气 的 需 求 量 已 达到 400 亿 m 3 a, 而 我 国 目 前 探 明 的 天 然 气 储 量 为114 万 亿 m 3 ( 114× 1012m 3 ) , 年 产 天 然 气 170 亿m 3 [2 ]。 显 然 , 进 入 21 世 纪 后 , 我 国 必 将 面 临 更 为 严 峻的 石 油 及 常 规 天 然 气 紧 缺 的 状 况 , 必 须 寻 找 非 常 规85 地 质 科 技 情 报 2001 年天 然 气 来 补 充 和 代 替 常 规 天 然 气 。 展 望 未 来 , 天 然 气将 在 21 世 纪 初 期 (2020 年 ) 达 到 能 源 构 成 的 顶 峰 ,煤 层 气 将 作 为 新 的 能 源 矿 种 展 现 于 世 界 。 煤 储 层 研究 一 直 是 近 年 煤 层 气 勘 探 开 发 科 研 和 生 产 中 的 薄 弱环 节 , 针 对 上 述 煤 层 气 储 层 研 究 的 难 点 和 存 在 问 题展 开 攻 关 , 可 望 在 下 述 方 面 取 得 进 展 。(1) 适 用 于 我 国 煤 田 地 质 特 点 的 煤 层 气 地 质 理论 得 以 完 善 、 形 成 。 与 常 规 天 然 气 储 层 相 比 , 煤 层 气储 层 的 纵 、 横 向 变 化 要 大 得 多 , 其 以 陆 相 、 泥 炭 沼 泽相 为 主 , 非 均 质 性 更 强 。 应 更 重 视 煤 储 层 “ 三 史 ” (构造 运 动 史 、 沉 积 史 、 生 烃 史 )、 水 文 条 件 及 煤 层 压 力 的研 究 , 重 视 研 究 煤 层 气 高 产 富 集 的 因 素 和 保 存 条 件 、煤 层 气 圈 闭 类 型 、 构 造 应 力 与 煤 层 气 富 集 的 关 系 , 以及 在 变 质 程 度 较 高 的 含 煤 区 如 何 寻 找 高 产 富 集 区 等 。(2)将 更 重 视 煤 层 气 地 质 选 区 评 价 研 究 , 建 立 并完 善 一 套 煤 层 气 的 选 区 、 评 价 技 术 。 要 研 究 煤 储 层 参数 测 试 方 法 、 评 价 技 术 及 评 价 标 准 , 不 同 条 件 下 脱 吸附 规 律 , 煤 层 气 富 集 成 藏 条 件 、 成 藏 模 式 、 成 藏 类 型 ,煤 层 气 富 集 高 产 因 素 与 综 合 评 价 , 煤 层 气 统 一 资 源量 计 算 方 法 、 资 源 量 级 别 的 建 立 等 。(3)对 煤 层 气 渗 流 、 储 集 和 吸 附 特 征 这 一 煤 储 层核 心 问 题 的 研 究 、 将 “ 三 场 ” (地 温 场 、 地 压 场 、 地 应 力场 ) 与 油 气 成 藏 的 关 系 等 理 论 应 用 于 煤 储 层 高 渗 透富 气 机 理 的 综 合 研 究 将 取 得 突 破 , 从 最 新 的 沉 积 有机 相 、 层 序 地 层 学 及 其 它 新 技 术 方 法 等 角 度 进 行 有利 煤 储 层 分 布 规 律 的 预 测 研 究 。(4)对 影 响 煤 层 渗 透 率 的 主 要 因 素 [孔 隙 — 裂 隙系 统 (包 括 割 理 、 节 理 )的 生 成 、 发 育 及 其 在 煤 层 演 化过 程 中 的 变 化 规 律 、 地 质 构 造 运 动 的 影 响 等 ]、 煤 层气 在 煤 储 层 中 吸 附 、 聚 集 和 解 吸 规 律 等 基 础 理 论 进行 研 究 、 探 索 。(5)利 用 煤 样 光 片 、 铸 体 薄 片 、 超 薄 切 片 技 术 及透 射 电 镜 、 激 光 共 聚 焦 扫 描 电 镜 等 仪 器 对 煤 储 层 特性 进 行 微 区 研 究 , 以 探 讨 微 区 成 分 、 微 孔 隙 — 裂 隙 系统 特 征 、 微 孔 隙 — 裂 隙 充 填 物 特 征 、 充 填 历 史 及 其 与宏 观 孔 隙 — 裂 隙 系 统 的 关 系 、 对 储 层 性 质 的 影 响 等 。(6) 利 用 先 进 的 分 析 仪 器 设 备 对 煤 储 层 物 性 参数 的 测 定 和 区 域 范 围 的 可 比 性 研 究 , 以 及 前 述 的 其它 一 些 煤 层 气 储 层 研 究 中 尚 未 解 决 的 科 技 问 题 和 难点 将 有 一 定 程 度 的 突 破 。(7)将 加 强 某 些 勘 探 区 块 的 煤 储 层 特 征 、 分 布 及预 测 和 资 源 评 价 等 研 究 工 作 , 例 如 在 华 北 、 西 北 地区 , 尤 其 应 指 出 , 西 北 地 区 煤 层 气 资 源 量 占 全 国 资 源总 量 的 3117% , 新 疆 境 内 煤 层 气 资 源 量 大 于 1 万 亿m 3 的 有 准 噶 尔 、 吐 哈 、 三 塘 湖 三 大 盆 地 , 在 1 000~10 000亿 m 3 的 有 伊 宁 含 煤 区 、 焉 耆 含 煤 区 和 塔 北 含煤 区 [1, 2 ], 张 子 敏 等 [19 ]指 出 “ 在 中 国 西 部 , 大 型 含 煤盆 地 周 边 多 受 逆 冲 推 覆 构 造 控 制 , 对 煤 层 气 保 存 有利 。 ” 但 前 人 依 据 煤 层 气 选 区 评 价 原 则 及 经 济 发 展 和交 通 因 素 选 出 的 8 大 煤 层 气 勘 探 有 利 区 和 26 个 有利 目 标 区 中 没 有 涉 及 该 区 。 新 疆 以 低 — 中 煤 级 煤 为主 , 富 煤 层 位 以 中 生 代 (早 、 中 侏 罗 世 ) 为 主 , 其 地 质条 件 与 美 国 相 比 具 有 更 多 的 相 似 性 , 而 与 中 国 华 北煤 层 气 地 质 条 件 不 同 。 随 着 我 国 西 部 大 开 发 和 西 气东 输 战 略 的 实 施 , 西 北 地 区 尤 其 是 新 疆 煤 层 气 资 源将 引 起 政 府 部 门 和 科 技 工 作 者 的 日 渐 重 视 。 如 此 巨大 的 煤 层 气 资 源 量 , 有 无 与 之 相 匹 配 的 高 产 富 集 区块 ? 是 否 会 重 蹈 “ 高 资 源 量 低 产 能 ” 的 困 境 ? 或 许 , 在精 细 地 质 研 究 对 比 的 基 础 上 , 运 用 美 国 模 式 和 经 验结 合 中 国 地 质 特 点 开 展 煤 层 气 勘 探 有 望 取 得 突 破 。这 将 是 煤 层 气 科 技 工 作 者 思 索 的 一 些 问 题 。参 考 文 献 :[ 1 ]  孙 万 禄 1 我 国 煤 层 气 资 源 开 发 前 景 及 对 策 [ J ]. 天 然 气 工 业 ,1999, 19 (5) : 1- 5[ 2 ]  孙 斌 , 赵 庆 波 , 李 五 忠 1 中 国 煤 层 气 资 源 及 其 勘 探 策 略 [J ]. 天然 气 地 球 科 学 , 1998, 9 (6) : 1- 10[ 3 ]  王 利 , 蔡 云 飞 , 侯 鸿 斌 1 煤 层 气 储 层 描 述 技 术 及 其 应 用 [J ]1 天然 气 工 业 , 1997, 17 (6) : 28- 31[ 4 ]  苏 伏 义 1 煤 层 气 储 集 层 评 价 参 数 及 其 组 合 [J ]1 天 然 气 工 业 ,1998, 18 (4) : 16- 21[5 ]  李 小 彦 1 煤 储 层 裂 隙 研 究 方 法 辨 析 [J ]1 中 国 煤 田 地 质 , 1998,10 (1) : 30- 32[ 6 ]  陈 江 峰 , 王 素 玲 1 煤 层 气 储 层 特 性 的 测 井 评 价 [J ]1 中 国 煤 田地 质 , 1998, 10 (增 刊 ) : 44- 46[ 7 ]  陆 国 祯 , 张 凤 威 , 傅 学 海 1 测 井 解 释 煤 层 甲 烷 含 量 与 煤 层 结 构的 研 究 [J ]1 煤 田 地 质 与 勘 探 , 1997, 25 (3) : 54- 56[8 ]  赵 庆 波 , 李 五 忠 , 孙 斌 等 1 煤 层 气 地 质 与 勘 探 技 术 [M ]1 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 , 1999[9 ]  赵 庆 波 , 刘 兵 , 姚 超 1 世 界 煤 层 气 工 业 发 展 现 状 [M ]1 北 京 : 地质 出 版 社 , 1998[ 10 ] 叶 建 平 , 史 保 生 , 张 春 才 1 中 国 煤 储 层 渗 透 性 及 其 主 要 影 响 因素 [J ]1 煤 炭 学 报 , 1999, 24 (2) : 118- 122[ 11 ] 杨 起 , 汤 达 祯 1 华 北 煤 变 质 作 用 对 煤 层 含 气 量 和 渗 透 率 的 影 响[J ]1 地 球 科 学 — — 中 国 地 质 大 学 学 报 , 2000, 25 (3) : 273- 278[ 12 ] 唐 书 恒 , 陈 彤 1 煤 层 甲 烷 气 藏 的 数 值 模 拟 技 术 [J ]1 中 国 煤 田地 质 , 1998, 10 (增 刊 ) : 44- 46[ 13 ] 杨 林 桃 1 我 国 煤 层 气 工 业 发 展 现 状 [ J ]. 天 然 气 地 质 科 学 ,1998, 9 (2) : 34- 36[14 ] 张 新 民 1 煤 层 甲 烷 — — 我 国 天 然 气 的 重 要 潜 在 领 域 [J ]1 天 然气 工 业 , 1991, 11 (3) : 13- 16[ 15 ] 刘 泽 英 , 穆 青 1 我 国 煤 层 气 勘 探 开 发 的 科 学 技 术 问 题 [J ]1 石油 实 验 地 质 , 1998, 20 (1) : 6- 9[ 16 ] 霍 永 忠 , 吴 巧 生 1 煤 储 层 特 性 研 究 若 干 问 题 的 思 考 [J ]1 地 质科 技 情 报 , 1997, 16 (4) : 66- 68[ 17 ] 钱 凯 , 魏 国 齐 , 郑 德 文 1 我 国 天 然 气 勘 探 开 发 技 术 研 究 现 状 和21 世 纪 初 叶 发 展 展 望 (上 ) [J ]1 世 界 石 油 工 业 , 1999, 6 (6) : 11- 15[ 18 ] 钱 凯 , 魏 国 齐 , 郑 德 文 1 我 国 天 然 气 勘 探 开 发 技 术 研 究 现 状 和95第 1 期 蔚 远 江 等 : 我 国 煤 层 气 储 层 研 究 现 状 及 发 展 趋 势  21 世 纪 初 叶 展 望 (下 ) [J ]1 世 界 石 油 工 业 , 1997, 6 (7) : 13- 16[ 19 ] 张 子 敏 , 林 又 玲 , 吕 绍 林 , 等 1 中 国 不 同 地 质 时 代 煤 层 瓦 斯 区 域分 布 特 征 [J ]1 地 学 前 缘 , 1999, 6 (增 刊 ) :
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本文标题:我国煤层气储层研究现状及发展趋势_蔚远江
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