我国煤层气勘探开发的现状与发展趋势.docx

我国煤层气勘探开发的现状与发展趋势 一、 中国油气勘探和开发的过程和成果 中国的煤炭勘探、开发和利用主要经历了三个发展阶段。 1. 年期气象物理及气相温度分析 1952年我国在抚顺矿务局龙凤矿建立起瓦斯抽放站, 此后至1989年期间我国煤层气勘探开发主要处于矿井瓦斯抽放发展阶段, 主要进行井下瓦斯抽放及利用、煤的吸附性能和煤层气含量测定工作。该期间的工作成果, 为后来全国煤层气资源预测和有利区块选择等积累了重要的实际资料。 2. 开源节流、开采,进行煤气勘探 1989~1995年为我国现代煤层气技术引进阶段。原能源部于1989年9月邀请美国有关煤层气专家来华介绍情况, 并于1989年11月在沈阳市召开了我国第一次煤层气会议“能源部开发煤层气研讨会”。随后, 国家“八五”攻关和地方企业、全球环境基金 (GEF) 资助设立了多个煤层气的研究项目, 并在河北大城、山西柳林进行了煤层气的勘探试验, 1991年出版了我国第一部煤层气学术专著——《中国的煤层甲烷》。同时, 许多外国公司也纷纷出资在我国进行煤层气风险勘探。在这期间, 我国引进了煤层气专用测试设备和应用软件, 设备的引进和人员交流使我国在煤层气资源评价、储层测试技术、开采技术等方面取得了较大的发展。 3. 国内现场试验研究 为了加快我国煤层气开发, 国务院于1996年初批准成立了中联煤层气有限责任公司。“九五”和“十五”国家科技攻关都设立了煤层气研究和试验项目, 同期国家计委设立了 “中国煤层气资源评价”国家一类地勘项目。为了推进煤层气的产业化进程, 2002年国家973计划设立了“中国煤层气成藏机制及经济开采基础研究”项目, 从基础及应用基础理论的层面对制约我国煤层气发展的关键科学问题进行系统研究, 并将其成果应用于煤层气的勘探开发中。 到目前为止, 我国施工煤层气井270余口, 共有31个区块进行过不同程度的试验, 主要集中在华北、东北和华南聚气区, 建成煤层气井组12个;探明煤层气地质储量1023×108m3。 二、 盆地采气试验研究的现状 煤层气地质作为一个崭新的研究领域, 国外起步较早, 而在我国只有10余年的发展历史。近年来经过卓有成效的研究工作, 我国在沁水盆地、鄂尔多斯盆地等地取得采气试验的突破。这些突破给我国煤层气基础研究创造了较好的条件, 国家973煤层气项目在此基础上, 在一些方面取得创新性的成果, 这些成果基本代表了我国煤层气研究的最新进展。 1. 煤中原生煤中发挥着及其形成气的地球化学特征 与常规天然气成因研究一样, 煤层气成因的研究往往建立在地球化学方法对气体来源的判识基础上。煤层气起源于两个成因, 即生物成因和热成因, 生物成因煤层气又可分为泥炭至软褐煤阶段的原生生物成因气和在烟煤中形成的次生生物成因气。然而, 部分地区煤层气碳稳定同位素组成的显示出不同成因煤层气的叠合。 王彦龙等、张小军等通过煤层气组分、碳同位素及氢同位素的研究, 对我国山西沁水盆地、云南洪恩地区和淮南新集的煤层气成因进行了厘定, 其中首次系统大量的氢同位素的分析为煤层气成因类型的确定提供了充分的依据, 并建立了相应的地球化学判识指标。研究表明, 沁水盆地南部煤层气属热裂解煤层气, 沁水盆地西北部的山西霍州煤田李雅庄煤矿煤层气具有次生生物气的地球化学特征;淮南新集地区煤层气成因类型为次生生物气为主的混合型煤层气, 煤层气由次生微生物成因甲烷、热成因甲烷、大气源N2和残留的CO2和重烃组成。 2. 煤储层孔隙结构系统 煤储层特性包括裂隙—孔隙特性、吸附性、含气性、渗透性、煤储层压力等, 是煤层气地质研究的一个重要方向。传统的对煤储层的认识建立在以干燥煤样为基准的基础之上, 提出了煤的兰氏体积“三段式”的演化模式, 我国研究者通过煤在平衡水条件下的吸附特性及其演化规律的研究, 发现了 “两段式”演化模式。煤储层特性研究的另一个方面是煤储层裂隙—孔隙系统的非线性特征及其分维描述。国内外一直将煤储层看成是由孔隙、裂隙组成的“双重孔隙”结构系统, 某些研究者也曾尝试采用分形理论和方法对其进行描述。傅雪海提出了煤储层是由宏观裂隙、显微裂隙、孔隙共同组成的三元裂隙—孔隙介质, 并建立起煤储层三元裂隙—孔隙系统的分形数学模型和分类方案。 针对煤储层研究存在的问题及年近来的研究热点, 国家973煤层气项目进行了大量的工作。首先进行了高煤级煤储层参数厘定并提出煤储层评价方法, 提出压汞实验、低温氮吸附、单相渗透率测定是便于实施、容易对比的储层物性参数获取方法;提炼和优化了煤储层物性的描述参数, 选择孔隙度、孔喉平均直径、比表面积、渗透率、储层压力梯度等5个参数构建了煤储层物性评价指标体系。其次, 以沁水盆地为例, 提出了高煤级煤储层孔隙系统的地质模型和相应的分形数学模型, 分析了各模型的储层物性