Question

煤层气藏的概念及相关问题

Answer 1

煤层气藏的定义不是建立在圈闭概念之上的，而是一个独具特色和含义的概念。煤层气藏是指在地层压力（水压和气压）作用下保有一定数量气体的同一含煤地层的煤岩体，具有独立的构造形态；是在煤层热演化作用过程中形成的，在后期构造运动中未被完全破坏，呈层状产出。煤层气藏是进行煤层气勘探和开发的基本地质单元。

3.1.1 关于煤层气藏含义的描述

鉴于煤层气藏的非常规性，许多学者在煤层气地质研究中也对煤层气藏赋予了一定含义和定义。李明潮等（1996）认为，煤层气藏是煤中甲烷在具备适当外界条件时相对集中在一定的围限内，围限内的气体富集程度与压力一般都高于围限之外，也就是说一个煤层气田也可形成一个或多个煤层气藏。钱凯等（1997）通过多年对煤层气勘探开发的实践指出，广义而言，煤层甲烷气藏是指在压力（主要是水压）作用下“圈闭”着一定数量气体的煤岩体。同时对广义的煤层甲烷气藏概念加以限制，提出了“有效煤层甲烷气藏”或“经济煤层甲烷气藏”的概念，即指具有商业开采价值的煤层气藏。张新民等（2002）在对全国煤层资源评价的研究过程中，提出了煤层气藏的定义：煤层气藏是指在地层压力（水压和气压）作用下保有一定数量气体的同一含煤层的煤岩体，并且有独立的构造形态。

尽管一些学者用各种术语来描述煤层气藏，但普遍认为煤层气藏不仅难以给出确切的定义，而且在地质空间也难以界定，其原因主要是煤层气藏和非煤层气藏之间没有严格的气藏界限，而是只有富集程度的差别。这种富集程度是受一定的地质条件所控制的，因此，可以认为，煤层气藏应该是有边界限定的，只是这种边界在某种情况可以容易确定，如断层侧向封堵时，断层与煤储层的交线即是气藏边界。然而，多数情况气藏边界是一个含气丰度的渐变带，渐变带的形状和宽度由气藏本身特定的成藏主控因素所决定。因此煤层气藏可定义为：保存有相当数量气体并受相似地质因素控制的煤岩体基本地质单元。

3.1.2 煤层气藏的非常规性

煤层气是一种非常规天然气。所谓非常规，即是因为煤层气在地下的赋存形式和状态不同于常规天然气，主要表现在：一是储集机理不同，常规天然气是以游离状态储集在储层的孔隙空间之中，在气源充足的情况下，其聚集量主要与孔隙空间的大小有关，而煤层气则以吸附状态赋存在孔隙内的表面之上，其聚集量与煤层的吸附性密切相关；二是成藏过程不同，常规天然气由源岩生成后，经过一定距离的一次运移和二次运移在储层中聚集成藏，天然气运移方向受流体动力场控制，即天然气主要是在浮力和流体压力的驱使下进行运移，而煤层气由煤源岩生成之后直接被煤储层吸附而聚集，这种聚集不受流体动力场的控制而受温压场的影响，相同的煤质和煤阶的煤，随压力增大含气量增大，随温度升高含气量降低；三是气藏边界不同，常规天然气藏有明显的气藏边界，气藏的范围及边界是由圈闭条件所决定的，并且气藏内、外天然气含气是具有“有”和“无”的质的变化，而煤层气藏与常规天然气藏最大的区别之一就是无明显气藏边界，只要有煤层就有煤层气的存在，在某些地质条件下，煤层气相对富集则形成煤层气藏，因此煤层气藏内、外只有含气丰度的差别，而不是有气和无气的差别；四是流体状态不同，常规天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，常规天然气藏主体一般是以气相为主，即储层孔隙空间被游离的气相所占据，存在少量束缚水，水主要以边水和底水的形式存在于气藏的底部或边部，具有统一的气水界面，而煤储层大的孔隙空间主体是被水所占据，水中含有一定量的溶解气，部分孔隙中存在游离气相，气藏中的大部分气体是以吸附相存在，约占80%以上，即煤层气藏中有吸附气、游离气和溶解气3种存在形式。