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煤系气——非常规天然气的“巨无霸”

2019-7-30 9:58:17 来源:中国矿业报 作者:毕彩芹

2017年,中国地质调查局在贵州六盘水地区实施的杨煤参1井获得高产稳产工业气流,最高日产气量达5011立方米,稳定日产气量4000立方米以上,实现了我国煤系气综合调查的重大突破。初步估算,杨煤参1井所在的杨梅树向斜煤系气地质资源量366亿立方米,比单纯评价的煤层气资源量提高了6倍。

什么是煤系气?为什么同一地区的煤系气资源量会比煤层气资源量高出数倍之多?煤系气是指赋存在煤系地层中,由煤系生烃母质在地质演化过程中生成的以甲烷为主要成分的全部天然气,包括煤层气、致密砂岩气、致密碳酸盐气、煤系页岩气和煤型气源的天然气水合物等。通常将煤层气、致密砂岩气和煤系页岩气称为“煤系三气”或“煤系非常规天然气”,成因上具有“同源共生”的特点。

煤系主要形成于陆相或海陆交互相沉积环境中,赋存在不同构造性质的残留盆地中。煤系沉积具有显著的旋回性沉积特征,岩层一般相对较薄,砂岩、泥页岩、煤层等互层频繁,几何形态表现为泥包砂、泥包煤,泥岩层、煤层广布,单个砂体镶嵌在煤系中与泥岩、煤层以沉积相变形式产出的三维空间展布格局。独特的构造—沉积背景使得煤系成为煤层气、页岩气、砂岩气能够共生成藏的唯一沉积层系。

煤系沉积相对比剖面示意图(欧阳永林等,2018)

煤系气赋存模式图(王刚等,2018)

煤系烃源岩类型多样,如煤层、碳质泥岩、暗色泥岩、油页岩等,累计厚度占比大,有机质含量较高,生气能力强,气源充足,为煤系气成藏提供了良好的物质基础。煤系储层类型多样,从无机储层(如砂岩、石灰岩等)、混合储层(泥页岩)到有机储层(煤层和油页岩),有机质丰度逐渐增高,形成了一个不存在自然界限的储层岩性序列。煤系气赋存状态多样,既有以吸附态为主的煤层气,又有以游离态为主的致密砂岩气,还有吸附态与游离态并存的煤系页岩气。

煤系中不同物性的岩层频繁互层,使生储盖组合关系多变,同一岩层(如煤层或泥页岩层)可兼具源岩、储层和盖层的功能,导致煤系气藏类型多样。“煤系三气”共生成藏的特点,既与单纯的煤层气、致密砂岩气、页岩气生储盖特点不同,更与常规天然气存在较大差异。煤系中的煤层气、煤系页岩气和致密砂岩气既相互独立又具有不同程度的成因联系与耦合关系,如果地质条件配置有利,可以形成具有工业开发价值的独立天然气藏或多类型天然气资源组合气藏。

煤系气是我国非常规天然气的重要组成部分,有30%以上的非常规天然气赋存在煤系中或与煤系相关,足见其分量之重。我国是煤炭大国,聚煤时期跨度长、聚煤盆地面积大、煤系层数多且分布范围广,多数煤系不仅赋存有大量的煤炭资源,还共伴生有丰富的煤系气资源。我国煤系气资源分布不均,资源量较大的盆地主要有沁水、鄂尔多斯、准噶尔、海拉尔等盆地,资源量较大的地区主要有晋、陕、蒙、新、黔、川等。据估算,我国2000米以浅的煤系气资源总量约为82万亿立方米。

近年来,随着基础地质理论研究和勘探开发技术的突破与进步,我国非常规天然气产业发展势头强劲,但资源探明率和利用率整体水平仍较低。针对我国煤系气埋深较深、储层较致密、储层渗透率低和多类型气藏共生共存的特点,煤系“三气”单独开发经济效益不显著,“三气共探共采”理念应时而生。

煤系天然气藏类型(朱炎铭等,2016)

中国主要含煤盆地分布图

“三气共探共采”,顾名思义,即针对多煤层煤系,从单纯以“煤层”为储层的煤层气视野转变为以煤系中“煤层、泥页岩、砂岩”为储层的煤系三气视野,扩大资源评价领域和空间,开展煤系天然气资源“多深度、多类型、全方位”的立体式统筹勘探开发,实现“共生”的多类型天然气资源“一次勘探、多种发现”。煤系气立体式综合勘探开发,不仅能有效节约勘探成本,提高单井的产量和经济效益,实现煤炭资源的综合利用和利益最大化,助推煤炭产业转型升级,而且有利于缓解我国天然气资源紧缺现状,对保护生态环境、改善能源结构和保障国家能源安全具有战略意义,同时对油气地质理论创新与勘探开发技术革新也具有积极意义。

我国煤系气共探共采尚属探索阶段,通过借鉴国际、国内煤系气合勘共采的成功经验,在开展先导性试验及效果评价的基础上,不断完善和创新煤系气共探共采技术方法和模式,逐步推进煤系气共探共采规模化发展,实现“立体勘查、综合开发、一井多用、节约高效”利用煤系气资源。□

(作者单位:中国地质调查局油气资源调查中心)

网站编辑:宫莉

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