高煤阶煤层气富集机理的深化研究

高煤阶煤层气资源相对丰富是中国煤层气资源的重要禀赋之一,实现高煤阶煤层气大规模商业化开发突破是中国煤层气产业的世界贡献。以沁水盆地为代表的高煤阶煤层气生产基地是目前中国煤层气产量的主体来源,基于沁水盆地等高煤阶煤层气勘探开发工程实践数据和大量研究工作积累,开展了高煤阶煤层气富集机理的系统深化研究。研究工作表明:区域岩浆热变质作用成因高阶煤是高煤阶煤层气富集的基本地质背景,沁水盆地南部(晋城)、鄂尔多斯盆地东南缘(韩城—延川南)、沁水盆地北端(寿阳—阳泉)、黔北—川南(织金—筠连)等中国高煤阶煤层气富集区煤储层均以区域岩浆热变质成因为主;高煤阶煤层气富集规律是煤层含气量和渗透率在不同埋深和构造条件下耦合配置的结果,在沁水盆地高煤阶煤层气向斜富集模式、褶曲翼部斜坡带富集模式、构造高位富集模式分别对应于煤层埋深约500 m以浅、500~800 m埋深、约800 m以深;决定高阶煤储层渗透率的主控地质因素构成高煤阶煤层气富集关键主控地质因素,主要为煤层埋深、地质构造(含构造应力场)、煤体结构等;煤层渗透率随埋深呈负指数关系减小,煤层拉张裂隙发育且与现今最大主应力方向一致的构造部位煤层渗透率高,不同煤体结构高阶煤中碎裂煤渗透率最高;埋深、地质构造、煤体结构等关键主控地质因素通过煤储层地应力变化、裂隙发育与应变破坏等方式控制高阶煤储层渗透性,这是高煤阶煤层气富集的主要机理,在地应力场作用下煤岩应变破坏过程对煤层中裂隙发育的自然改造作用是高阶煤储层原始渗透率变化的根本原因。

煤层气勘探开发研究进展与发展趋势

中国煤层气资源潜力巨大,是我国天然气增储上产的重要领域之一,煤层气的勘探开发是中国化石能源资源禀赋的选择和国家需要,对保障我国能源安全和经济社会发展意义重大。系统概述了煤层气勘探与开发技术体系内涵,评述了现有关键煤层气地质评价技术进展,前瞻了不同地质情景下煤层气开发利用的重要方向与发展前景。取得以下认识:煤储层关键地质要素对煤层气富集具有重要影响作用;煤层气开发工程与煤储层特征存在适配性关系,多种常规与非常规表征技术的结合对煤储层进行系统化、精细化、超微观化的定量表征,将是今后煤储层表征的发展趋势;分析探讨了高煤阶煤层气和中低煤阶煤层气现有勘探开发中存在的问题,指出建立与煤层气地质条件相适应的适配性技术是煤层气增产的关键;论述了构造煤煤层气与深部煤煤层气特殊地质储层特征及成藏模式,强调复杂地质条件下的煤层气开发应是资源地质条件和开采技术条件两大类的系统工程;煤系气与卸压煤层气新领域的高效勘探开发、煤层CO_(2)地质封存与煤层气强化开发(CO_(2)-ECBM)技术是当前碳中和背景下煤层气优先发展的重要领域。