深煤层含气系统差异及开发对策

我国深部煤层气资源丰富且开发潜力巨大,实现规模开发有助于形成煤系气大产业,服务油气增储上产,保障国家能源安全。在系统总结近年深部煤层气勘探开发成果基础上,结合实验测试和理论分析,揭示了深部差异含气系统模式,并针对性提出了开发策略。研究结果表明,受构造演化和保存条件差异影响,煤层气存在过饱和干煤系统、饱和~近饱和湿煤系统和欠饱和湿煤系统。干煤系统游离气含量高,且在深煤层中呈压缩状态,在储层压力>10 MPa条件游离气含量可以达到并超过吸附气,易形成高产。湿煤系统中煤岩裂隙或者大孔隙中饱和地层水,需要排水降压解吸产气。煤层在煤化作用过程中生烃超压,纳米孔隙中饱和游离气且地层水难以侵入。深部吸附气和游离气处于动态转化,受范德华力、毛细管力和浮力作用综合影响,深煤层形成连续型天然气藏,具有“源岩控储”(连续稳定煤层控制储层质量)和“物性控藏”(物性差异影响甜点分布)特征,可在封盖条件良好的稳定高渗煤层寻找甜点区。深煤层压实致密且地应力高,煤岩抗压强度增加,储层改造裂缝有序性增强,可在不同粒径支撑剂下形成立体渗流网络。干煤系统改造以体积改造和“碎裂化”为主要目的,考虑采用水平井大规模分段压裂,扩大渗流面积,提高产气速度;湿煤系统以适度改造和“疏导化”为主要方式,并考虑水平井顶板间接压裂等开发策略。煤成气在地质历史中持续向邻近层系充注运聚,形成全含气系统,应当充分利用成熟探区地质和工程基础,整体部署,分类突破,多气合采,实现深部煤层气规模化开发和多类型天然气总体动用。

含煤系统理论及其模式

通过对中国煤田地质特征的综合分析,借鉴国外学者对"含煤系统"的界定和划分标志,运用煤地质学及相关学科等多学科交叉的学术思路和综合的研究方法,分析了含煤系统的主控因素,提出了中国含煤系统的研究思路、构成要素,建立了符合我国煤田地质特色的含煤系统模式,即提出了含煤系统及其子系统的构成格架。"含煤系统"6个子系统构成,分别为煤系的地层格架子系统、煤层(群)形态子系统、煤变质及煤类子系统、赋煤区块子系统、煤层气(非常规)成藏子系统、煤系游离气成藏子系统。各子系统间具有密切的成生和制约关系。含煤系统的构建的总体思路是把煤地质学及相关学科的各个分支学科,以及相关的学科内容置于统一的研究框架之下,因此含煤系统实际上是组织、集成煤盆地(或煤田)各种地质信息的重要工具,每个子系统都具有自身特色的、完整的研究内容和分析方法。本文还分析了每个子系统的构成要素。