中美中煤阶煤层气开采现状及差距分析.pdf

工业 枝术 鱼 Sc i e nce and Tech nol ogy I nnov at i on Her al d 中美中煤阶煤层气开采现状及差距分析 戎虎仁 蔡图 贺彬 吴斌 中国矿业大学资源与地球科学学院 江苏徐州 2 2 1 0 0 8 摘要 由于中国有别 于美国的特殊地 质条件 ， 在 借整美 国成功理论 的推动 自己煤层 气基 础理论 的发展 的 同时， 美 国的 “ 中煤阶优 势” 理论 在 中国的推行 受 到 了极 大的阻碍 。 关键词 ； 中煤阶优势 中美地 质差异 煤 层气开发 中图分类号 T D 8 2 文献标识码 A 文献 壕号 1 6 7 4 0 9 8 X 2 0 0 9 0 3 c 一0 0 3 9 0 1 在 中煤阶 优势理论 的指导下 ， 美 国的 煤层气开发进行相 当顺利 ， 已实现商业化 ， 成 为 世 界 煤 层 气发 展 最 为 出 色 的 国 家 ． 美 国煤层气主要集中在西部的落基 山脉中一 新代含煤盆地 中， 包括拉顿盆地 、圣胡安 盆地 、粉 河盆 地 、尤 因塔 盆 地 、西华 盛 顿 盆地 等 ， 其 余的t要分布于东部的阿 巴拉 契亚含 煤盆地 和 中部 的石 炭纪含 煤盆地 中 。 目前 已 有 1 5个 含煤 盆地 进 行煤 层 气的 商业性开发， 主要产量集中在三大盆地内， 即 圣胡 安 、粉 河 和 黑 勇 士 盆 地 。 1美国主要中煤阶煤层气生产基地以及地 质状况 1 圣胡安盆地。盆地位于美国科 罗拉 多州西南部和新墨西哥州的西北部 ， 由一 系列主要的地质构造圈定 ， 煤层的单层厚 度从不足 l O c m到 l 2 m不等。圣胡安盆地地 质上的特点土要表现为煤层厚而广 、中 一 高的 气 体 含量 、中 煤 阶 、适 度 的 煤 层渗 透 率、中～ 高的水产量、煤层超高压 、煤层 上 F 岩 层的封闭性 好等 ， 因此圣胡安盆地 被认 为 是 世界 L最 具 有生 产 能 力 的煤 层气 盆 地 。 2 黑 勇士 靛 地 。 黑勇士盆地丰要位于美国阿拉 巴马州， 其轮廓近似 三角形 ， 其煤 层的单层最大厚 度为 2 ． 4 m， 单井最火总煤层厚度为 7 ． 6 m， 煤 阶 最 高 为低 挥 发 分烟 煤 ， 煤 层 为 常 压 或 欠 压 状态 ， 合 气量 约 为 6～2 0 m／ t 。 从 中不难看出 ， 美 国的中煤阶煤储 层 的 压 力状 况 比较 好 ， 大 都 处 于 正 常 或者 超 ，因此煤层气解吸完后， 在地下流体压力 的作 _F f 1 i 可以迅速释 放 ， 在开 采过 程中难 度 相 对 较 低 ； 另 方 面美 众 多储 层 的 渗 透性更为优异 等级划分高于中国 1 o 倍 ， 因此 开 采 难 度进 一 步递 减 。 2中煤阶煤理论在中国的实施状况及原因 简析 1 要 煤 储 层 的沉 积 发 展 史 中圈 L要成煤期在晚古生代和 中新生 代 ， 有 五 人 } 三 要 成 煤期 ， 行 炭 一 叠 纪 、晚 二叠世、 ． 中侏罗世、 白垩世和第三纪。 在地 理位置上人致划分 华北地区 主要 为 石炭 一叠 纪 成煤 期 、东北 地 区 主要 为 早 白 垩世和第三纪成煤期、华南地区主要为晚 叠 世 成 煤 期 、西 北地 区 主要 为 中侏 罗 世成煤期。中国华北地 区的石炭二叠纪处 于在奥陶纪基康的风化壳上发育 r 极为有 利的海陆交汇桕成煤期 沉积环境 ， 形成 了 连续分布而且范 围极广的的厚层煤 层 ； 西 北地 区的早中侏罗世和东北地区的 白垩 世 和第 三 纪 成 煤 期 的断 陷 小 型 陆相 湖泊 沉 积为主的沉积环境基本是以滨湖三角洲和 河流洪泛平原相 为主 ， 受断 陷运动的控制 ， 形成的 。煤层一般来说厚度变化大 、分布 局 限， 但局部 可以形成厚度很 大具 有经济 开 发意 义 的 煤 层 ； 而 华 南地 区 的 晚 二 叠 世 成煤期沉积环境基本是以滨海 三角洲相的 三 角洲前缘亚相为主 ， 受海侵的影响， 形成 的煤层厚度小 、分布不连续 。 2 中国主要煤系的构造演化史 中国中 、新生 代盆地 演化 ， 在古生 代 克拉通 构造演化阶段基础 上 ， 中西 部和东 部分 别受两大构造体 系域控 制， 中西 部主 要 受特 提斯构造体 系域控制 ， 东 部受环西 太平洋构造体系域控制， 东部以人陆裂解、 扩张活 动为主 ， 中西部则以碰撞 、挤压 活 动为主。受特提斯本部在印支期 、燕山期 和喜 山期先 后关闭的影响 ， 中国中西部 包 括 塔 里 木盆 地 北 缘 和 西 南缘 、鄂 尔 多斯 盆 地西缘、四川盆地西北缘 、楚雄盆地两缘 等主要为前陆盆地演化阶段。中国中郎则 以克拉通内坳陷为主体 ， 如鄂尔多斯盆地、 四川盆地主体等 。中国东部 古生代克拉通 发生解体或 构造分异 ， 形成以裂谷 、断 陷 为主体 的多种类型盆地 ， 构造变形 丰要 以 复杂的阶状断裂 、断块 为特征。 3 沉积 、构造运动埘中国煤储层产生 的 影 响 中 国石 炭 二 叠 纪 及 其 以 后 形 成 的煤 层 受上述 中新生 代构造演化的影响 ， 煤 层分 布 、煤 层气 的 保 存 以及 煤 层 气 储 层 都受 到 不 同程 度 的 改 造 和 破 坏 ， 产 生 人 量 煤 粉 、 破坏原生构造煤、对开 发煤层气造成 负面 影响等诸多影响 ， 也注定 r中国煤层气勘 探 开 发 的 特 异 性 。 但可以在 “ 动中之静” 的指导原则 ， 通过利用区域地 质资料和煤田地质勘探资 料 进行分析研究 ， 加之对 美国 “ 中煤阶优 势 ”理 论的借鉴 ， 找到 了前述 的鄂尔 多斯 盆地东部、沁水 盆地南部等煤层气开 发地 质条 件 比较 好 的 地 区 。 另 外 ， 东北 的 抚 顺 、 阜新等、太行山东麓、两南地区的恩洪、六 盘水 、西北地 区的新疆呼图壁等也是比较 有利的煤层气开发区。从前述的对比分析 中可知 ， 中国煤 层气勘探地 区的煤 层气基 本地质参数 与美 国商业性开发的煤层气田 有可 比性 ， 所以说 在一定程度上“ 中煤阶 优势”是可以在中国实施的。但是 ， 由于对 中国 自身地质条件的认识不清以及开发技 术没有 大的创新 ， 因此煤层气工程技十几 年来没有很 人的突破。受到太平洋板块以 及东特提斯 海槽的影响 中国煤层受成煤 期 沉 积 环境 和 成 煤 期 后 构造 活 动 剧 烈对 煤 储 层 的 影 响 很 大 ， 煤 层 的原 生 构 造 受 到 强 烈破坏 ， 直接影响煤层的厚度、展布、盖层 和孔裂隙发育状况、储 层压力等直接控制 r煤储层的控 气量以及渗透性状况 ， 对煤 层气的勘探过程中对煤储层含气饱和度以 及渗透性的 r 解很 不利 ， 此外 中国各含气 区域不同的水文地 质条件也是影响煤层气 开发的重要因素。因此对沉积环境 、构造 活动 、水文地 质三大 方面 的分析研究 ， 结 合 外 国 的 的理 论 借 鉴 是 必 须 的 。 3结语 我 国是 煤炭生产 和消费大 国， 煤 层气 资源十分丰富 。据 国内权 威部 门测算 ， 我 国的煤层气资源最为 3 0 ～3 5万亿 m ， 大大 高于美 国 l l 万亿 m 的煤层气资源量。中 国煤 层气产、 的发展 已经逐渐步入商业化 阶 段 ， 但 是 一 味 的 对 国 外 理 论 的 借 鉴 、忽 视 本圜特殊的构造演化状 况是 不正 确的 ， 只有认识列中美之 间中煤阶煤层气开采的 差 距 ， 总 结 经 验 实 现 在 勘 探 开 发 技 术 上 的 自我刨新 ， 在拥有世界第三储量的煤 层气 的条件 F， 中 的煤层气产 业一定可以为 中国能源产业的发展提供更为有利的支持 参考文献 [ 1 】刘 贻军 ． 中 国 与 美 国煤 层 气开 发 潜 力 比 较 研 究 ． [ 2 】赵 群等 ． 我 『 千 J 高 低 煤 阶煤 层气 成 藏 的差 异 性 ． 【 3 ]曾勇等 ． 古 物地层学 ， 中国矿业大学 出 版 社 ． [ 4 】冯福 恺 等 ． 巾用 天然 气地 质 ， 北 京 ， 地 质 出版 社 ． 【 5 】刘贻军 ， 蒌建青 ， “ 中国煤层气储层特征 及 开 发 技术 探 讨 ” ， 天 然 气工 业 出版 社 ， 文中 要理论、术语均参照 煤层气地 质学 傅雪海秦 募等 中国矿业大学出 版 } 上． 科技创新导报 S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y I n n o v a t i o n H e r a l d 3 9