Question

煤层气概述总结

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Answer 1

为适应中国煤层气勘探开发的需要，中国煤田地质总局于1995年立项进行《全国煤层气资源评价》研究。该项目利用中国40多年积累的煤田地质勘探资料、煤田地质科研和近几年煤层气勘探成果，在中国煤层气区划、煤层气资源、煤层含气性、煤储层特征、控气地质因素、有利区带优选等方面，进行了深入的评价和研究。
一、中国煤层的含气性
1、中国煤层的含气量
中国幅员辽阔，各煤田煤层含气性千差万别。根据中国实际情况和煤层气勘探开发的需要，将中国煤层含气量划分为贫气（<4m3/t）、含气（4~8 m3/t）和富气（>8 m3/t）三个品级。在中国，煤层含气量≥4 m3/t的煤炭资源含气量分布于4~27.1 m3/t之间，平均为9.76 m3/t。除滇藏煤层气聚气区以外的其它四个煤层气聚气区煤层含气量如表1所示。根据中国煤田地质总局第三次煤田预测结果，中国垂深2000m以浅探明和预测煤炭资源量5.57万亿吨，煤层含气量≥4 m3/t的煤炭资源量约1.13万亿吨，占全部煤炭资源量的20%左右；就含气量≥4 m3/t的煤炭资源百分比而言，华南聚气区最高，华北、东北聚气区次之，西北聚气区最低。全国煤层含气量4~8 m3/t的煤炭资源3148亿吨，占全国煤炭资源总量的5.6%；就含气量4~8 m3/t煤炭资源百分比而言，华南聚气区最高，华北、东北聚气区次之，西北聚气区最低。全国煤层含气量>8 m3/t的煤炭资源8131亿吨，占全国煤炭资源总量的14.4%；就含气量>8 m3/t煤炭资源百分比而言，华南聚气区最高，华北、东北聚气区次之，西北聚气区最低。就聚气区而言，煤层平均含气量以华南聚气区最高，其次为东北聚气区和华北聚气区，西北聚气区最低。
全国华北聚气区 华南聚气区 东北聚气区 西北聚气区
煤炭资源量（万亿吨） 5.57 2.81 0.38 0.39 1.98
含气量≥4 m3/t煤炭资源（亿吨）/百分比 11280(20) 8031(29) 2646(70) 325(8) 278(1)
含气量4~8 m3/t煤炭资源（亿吨）/百分比 3149(5.6) 2265(8) 707(19) 69(1.7) 108(0.4)
含气量>8 m3/t煤炭资源（亿吨）百分比 8131(14.4) 5766(21) 1939(51) 256(6.3) 170(0.6)
平均含气量（m3/t） 9.76 9.3 11.4 9.4 6.0
2、中国煤层气的理论含气饱和度
在中国，含气量≥4 m3/t各聚气区里，平均含气饱和度20%~91%，全国平均含气饱和度45%。就各聚气区而言，东北聚气区含气饱和度最高，其次是华南聚气区，再其次是华北聚气区，西北聚气区最低。
3、中国煤层气的甲烷浓度
在中国，含气量≥4 m3/t各聚气区里，煤层气甲烷浓度在90%左右，氮气浓度约为8%，二氧化碳浓度约为2%，重烃浓度极低。以聚气区为单位，各聚气区煤层气甲烷浓度变化不大。
4、中国煤层气资源丰度
在中国，含气量≥4 m3/t各聚气区里，煤层气资源丰度为0.06 亿m3/km2~8.77 亿m3 /km2，平均1.15亿m3/km2。根据中国实际情况，可将煤层气资源丰度分为<0.5亿m3//km2、0.5~1.5亿m3/km2、>1.5亿m3/km2三个等级，中国主要煤层气聚气区的煤层气资源丰度如表3。就全国而言，丰度0.5~1.5亿m3/km2的煤炭资源比例最高。因煤层总厚度大的原因，西北聚气区煤层气资源丰度远远大于其它聚气区。
全国华北聚气区 华南聚气区 东北聚气区 西北聚气区
含气量≥4 m3/t煤炭总资源量（亿吨） 11280 8031 2646 325 277
煤层气资源丰度<0.5亿m3//km2的煤炭资源（亿吨）/百分比 732(6) 264(3) 459(17) 6(2) 3(1)
煤层气资源丰度0.5～1.5亿m3/km2的煤炭资源（亿吨）/百分比 5848(52) 4863(61) 690(26) 223(69) 72(26)
煤层气资源丰度>1.5亿m3/km2的煤炭资源（亿吨）/百分比 4700(42) 2904(36) 1497(57) 96(29) 203(73)
平均丰度（亿m3/km2） 1.16 1.24 0.95 1.63 3.19

二、中国煤储层特征
1、中国煤储层吸附解吸特征
（1）、煤储层吸附特征：在镜质组反射率小于6%时，干燥煤样吸附常数a值变化于11.11~55.79 cm3/g之间；水分校正后吸附常数a′值变化于8.40~30.02cm3/g之间，中国煤层吸附常数在不同的聚气区和不同的聚煤时代差别不大，但随煤级变化的趋势明显。当镜质组最大反射率在0.5%~1.0%和大于4.0%时，a值呈降低趋势；当镜质组最大反射率在1.1%~4.0%之间时，a值呈增高趋势，并在镜质组最大反射率1.1%和3.5%~4.0%附近达到平均最小值和平均最大值。当镜质组最大反射率在0.5%~4.0%，水分校正后吸附常数a′值则一直呈增高的趋势。
中国煤的b值变化于0.027~0.670之间，在中国的华南全部、华北的大部和东北部分地区b值均小于0.25；华北的部分和东北大部分地区b值大于0.25。当b值小于0.25时，其值随煤级增高而增大，并在贫煤阶段达到最大值；当b值大于0.25时，其与煤级的关系不明显。在中国煤储层的两个吸附常数之间存在着一定的相关关系，当a′值小于15 cm3/g时，其b值多小于0.25；当a′值大于15 cm3/g时，其b值分布范围比较宽。
（2）、煤储层解吸特征：中国煤层气的解吸率变化比较大，煤层甲烷解吸率为21.95~58.1%，一般在30%左右；煤层气解吸率小于65%，一般在50%左右。中国煤层气解吸率大小主要与煤层埋藏深度等因素有关，但不同地区和不同聚煤时代煤层气解吸率相差很大。中国煤储层吸附时间的资料不多，现有资料显示吸附时间多集中在数小时至5天之内。中国煤储层吸附时间一般较短，煤层气解吸速率较快，若为水饱和煤储层，煤层气井能很快达到较高产量。
（3）、中国煤层气临界解吸压力和理论采收率：近几年来，中国施工的煤层气井实测了含气量、储层压力、等温吸附曲线等资料，从而计算出煤层实测含气饱和度和临界解吸压力。现有的资料显示，中国煤层气解吸压力分布于0.50~6.51MPa之间，值得指出的是，这个值比实际普遍偏低。根据中国部分煤层气井试井资料计算，煤层气可采率变化于8.9%~74.5%之间，平均值为35%，理论最大采收率变化于6.7%~76.5%之间，平均值为27%。煤层气的采收率不仅取决煤储层的含气性、吸附解吸特征和煤储层原始压力系统，而且相当程度上受控于煤层气钻井、完井、增产和开采工艺，完善煤层气工艺是提高煤层气采收率的关键环节。
2、中国煤储层渗透性
煤层气井的试井渗透率是评价煤储层渗透性最有效的数据。目前，在中国的华北、东北、华南等煤层气聚气区共施工了100余口煤层气井，积累了数十个煤层气渗透率的数据。现有数据表明，中国煤储层渗透率变化于0.002~16.17md之间，平均约1.27md。其中渗透率<0.10 md的层次约占35%，0.10~1.00 md的层次约占37%，>1.00 md的层次约占28%。
根据现有的煤层气渗透率资料，中国煤层气渗透率具有一定的区域分布规律。总体而言，华北聚气区渗透率较高，东北聚气区渗透率次之，华南聚气区渗透率最低。在华北聚气区，鄂尔多斯东缘、渭北、沁水盆地等聚气带是该聚气区内渗透率相对较高的地区，从渗透率角度而言，这些聚气带是中国进行煤层气勘探开发的首选地带。
3、中国煤储层的压力特征
中国煤储层压力数据同样来源于近几年施工的煤层气井。总体上看，煤储层压力与煤层埋深密切相关，煤层埋深增加，储层压力随之增高，两者之间具有显著的线性相关关系。中国煤储层压力梯度最低为2.24KPa/m，最高达17.28KPa/m。从21个目标区64层次实测资料来看：处于欠压状态（压力梯度<9.30KPa/m）的煤储层有29层，占总测试层次数的45％；处于正常压力状态（压力梯度为9.30-10.30KPa/m）的煤储层有14层，占总层次数的22％；处于高压异常状态（压力梯度10.30-14.70KPa/m）的煤储层有17层，占总层次数的27％；处于超压状态（压力梯度>14.70KPa/m）的煤储层有4层，占总测试层次数的6％。
三、中国煤层气资源分布
1、中国煤层气资源量
中国煤田地质总局（1998）对全国进行了煤层气资源评价。统计计算获得，全国煤层甲烷含量大于4m3/t、埋藏深度2000m以浅的煤层气资源总量为143369.44×108m3。其中>8m3/t的富甲烷煤层的煤层气资源量占86.8%，4~8m3/t含甲烷煤层的占13.2%；埋深1500m以浅的煤层气资源量占64.56%，埋深在1500~2000m之间的占35.44%。
2、中国各聚气区煤层气资源分布
中国的煤层气资源主要分布于华北聚气区和华南聚气区，前者煤层气资源量为95228′108m3，占全国煤层气资源量的66.6%；后者煤层气资源量41277′108m3，占全国煤层气资源的28.7%。
全国华北聚气区 华南聚气区 东北聚气区 西北聚气区
总资源量 143369 95528 41277 4223 2341
富甲烷资源量 124440 81940 37035 3770 1695
含甲烷资源量 18929 13588 4242 453 646
1500 m以浅资源量 92561 53113 34951 2877 1620
1500~2000m资源量 50808 42415 6326 1346 721
3.中国各省区煤层气资源分布状况
　　煤层气资源大于10000′108m3的省份有山西省、贵州省、陕西省等四省的煤层气资源量为94021.76′108m3，占全国煤层气资源量的65.6%。山西、贵州等10省煤层气资源量合计13.80万亿m3，占全国煤层气资源总量的96%。