Question

煤层气藏（田）成藏的基本条件

Answer 1

常规油气藏（田）成藏的基本条件是，在一定的地质历史时期形成的含油气盆地，需要有足够丰度的能生成油气的良好生油层，有可使油气烃类物质运移的通道和使油气储存的良好储集层，有利于油气烃类物质保存免于逸散的良好的封盖层。在一定地质历史演化过程中，经过生储盖层有序的配置，在含油气盆地中的有利部位形成如构造圈闭、地层圈闭、水动力圈闭、复合圈闭等不同类型的油气贮，使运移的油气烃类物质经过油、气、水的分异，形成大量的油或气的富集，储存在圈闭之中，形成油气藏（田）。一般概念的油气圈闭是储集层中被高势面封闭而形成的低势区。经过地史演变的油气藏可以再运移、再聚集，也可以受破坏、遭散失。能够通过地质历史时期多次构造变动保存至现今，分布在不同含油气盆地不同部位的油气圈闭，就是一般定义的油气藏（田）。煤层气藏（田）的成藏概念是与常规油气藏（田）有区别的。在含煤盆地中，作为煤岩层既是生气层，又是储气层，其生、储层的顶、底板也可以作为封盖层。但是，由于不同的沉积史、构造史所造就的不同类型煤层气盆地或同一煤层气盆地由于不同的地史演化条件，生储盖层的组合是千差万别的。

由于煤层气是以甲烷（CH₄）为主要成分，同时又以吸附状态为主储存在煤岩层之中，这是区别于常规天然气藏（田）的特殊性，因而煤层气藏（田）就不需要如常规油气藏（田）经过油气水运移分异而使气聚集在相对低势区的过程和储集圈闭。经过勘探实践证实的煤层气藏（田），在不存在储集层中高等势面封闭的低势区的条件下，完好的较大面积聚集储集在反背斜构造的复式向斜的含煤层气盆地之中。由于地质构造演化的差别，煤层气藏形成的可能性和成藏条件的优劣是有差别的。

一般而言，煤层气藏（田）的成藏（田）基本条件是，要有含气量丰度高、储渗条件好的煤层。一个原始沉积盆地要有丰富的原始沉积有机物质，在含煤盆地沉降时，有机物质热降解（煤化）过程中生成较多的CH₄等烃类物质，并且被吸附、储集在煤岩基质孔隙之中。在地质历史构造演变过程中，居中煤阶的气煤—焦煤（中变质光亮煤—半光亮煤）的演化（变质）程度较为适中，形成的孔隙、裂隙较为适度，储集在煤层中的吸附CH₄与溶解、游离状态的CH₄平衡较为适当。而处于低演化阶段的褐煤，因成岩程度低，孔隙、裂隙空间较为发育，但由于热降解演化（煤化）程度低，降解气量不足。处于高演化（煤化）阶段的贫煤—无烟煤虽然热降解气量很高，但在较高地温、地压作用下，渗滤条件变差，游离状态气量加大，气体难以在较长地质历史过程中在煤层中保存，往往被运移或逸散。

煤层气成藏的另一个条件是要有良好的聚集保存条件。一个原始含煤沉积盆地一般都经历了各自的地质历史时期多次构造变动。构造变动对含煤原型沉积盆地的改造，展现出现今的各异的构造面貌。现今的含煤盆地（复式向斜），不一定是原型沉积盆地，有的含煤盆地经过地质构造演变可以成为复式背、向斜，被分割成数个含煤构造单元，形成现今的含煤构造盆地。在这段地质历史过程中，含煤地层中由热降解作用产生的水，可能与其它岩层的地层水相连通。一个含煤盆地通过地质构造变动达到新的平衡后，含水地层可能与地表水相通，形成一个与地表水相通的水动力系统。新的水动力系统可能起破坏作用，将溶在水中或游离状态的CH₄烃类挥发物质运移、扩散到其它岩层之中或散失在大气之中。由于煤层中的溶解、游离状态的CH₄扩散，形成新的不平衡，导致吸附状态CH₄被解吸至游离状态而被逸散。但当水动力系统完好，使含煤地层处于封闭状态下，没有破坏煤层的各种平衡，使吸附状态及溶解、游离状态下CH₄没有逸散而完好的保存在煤层之中。在这种情况下，含煤盆地才可能形成较好的煤层气藏（田）。如果煤岩层的顶、底板条件较差，并且有可利于CH₄烃类扩散的通道的情况下，CH₄及烃类、N₂、C0₂、H₂O等流体物质都可能扩散、渗透、逸散，就不可能形成好的煤层气藏（田）。只有煤层顶、底板层封盖条件好的情况下，又有封闭的水动力条件，才能形成好的煤层气藏（田）。

一个含油气盆地，具有良好的生油条件，但没有良好的圈闭条件，分散状态的烃类是不会聚集成油气藏（田）的。一个含煤盆地具有较高丰度含气量的含煤层系，在没有遭受后期构造强烈破坏，而导致水动力失衡，分散在煤层之中的吸附CH₄及溶解、游离状态的CH₄，仍然较好地保存在煤层之中，而未被扩散、逸失，在含煤盆地的有利部位，甚至大部分含煤盆地都可能成为煤层气藏（田）。

煤层气含气系统是含煤—煤层气盆地成岩阶段后逐步形成的，成岩后的煤层和相隔的含水岩层充满地层水，随着沉积盆地不断地充填，含煤岩系不断深陷，盆地负向变形愈趋明显，在地层水和地表供水源充足的条件下，沉积盆地的煤层及相隔的含水层充满水，即形成一个势能平衡的水动力系统，平衡后的水动力系统是封闭的。当沉积盆地再次变形后原有的平衡被破坏，经过再次调整建立新的平衡。盆地规模大小不一，水动力状况也不相同，一些较大型的盆地在沉积的同时或是盆地形成之后，发生褶皱变形或是断裂分割，从而打破原有的水动力平衡，再建了多个新的水动力系统。这在一些大型含煤盆地，或是已被肢解的含煤盆地，包括肢解后又被后期岩层覆盖的盆地是很常见的。一个煤层气藏的形成及保存与水动力系统关系密切。当原型沉积盆地形成而未遭受破坏时，煤层气藏储集的气未被逸散，可以较好地保存下来。原型盆地若被后期构造变动改造变形，原有的水动力系统未被破坏又重建了新的系统，煤层中的气也会较好地保存下来。原型盆地若被后期构造变动改造变形，原有的水动力系统遭到破坏，煤层中储集的吸附气已被逸散，再次建立了水动力系统，但煤层气藏已不复存在。当然盆地遭破坏的程度不同、部位不同，煤层气藏保存状态也有不同。不同的煤层气藏具有不同的含气系统，同一煤层气盆地含气系统可能是统一的，也可能是分割的，同一含气系统才是一个煤层气藏。