收稿：2020-11-16，
修回：2022-01-17，
纸质出版：2022-04-01
移动端阅览
煤成气理论指导下煤系“源外型”大气田的陆续发现有效促进了中国天然气工业的发展，而“源内型”煤层气却发展缓慢。研究认为“源内型”深部（2 000 m以深）煤层气同样具有巨大的勘探潜力。以鄂尔多斯盆地大牛地气田为例，通过石炭系-二叠系含煤地层取心系统开展实验研究，结果表明煤系岩石普遍含气，其中煤层中存在原地游离气且煤层气资源丰度最高为3.86×10
8
m
3
/km
2
；结合地层埋藏和热演化史，认为层状非均质地层中泥岩
和灰岩的喉道半径较小，毛管阻力封堵形成了以砂岩和煤岩为主的煤系岩性圈闭，煤岩（性）圈闭是其中游离气形成的主控因素；煤岩心含水饱和度介于6.5 %～30.1 %，较低的含水饱和度使常规煤层气开采过程中的“排水减压”变成了“排气降压”，有利于深部煤层气的动用；原生-碎裂型煤体结构也是储层压裂改造的有利特征。研究认为深部煤层气是煤系“甜点”资源，辅以科学合理的技术和经济手段可实现有效开发。
Guided by coal-derived gas theories， a batch of coalbed methane fields with external sources have been discovered in China. However， “internal-sourced” coalbed methane fields are barely found in the country despite many studies indicating great potential of internal-sourced coalbed methane from deep layers （more than 2 000 m deep）. This study carries out experiments on the core samples taken from deep Carboniferous-Permian coal-bearing strata in the Daniudi gas field， Ordos Basin， and finds that all coal measures in the field generally contain gas and sometimes free gas and that the coalbed methane abundance can be as high as 3.86 bcm/km
2
. Combined with stratigraphic burial history and thermal evolution， it is suggested that these layered heterogeneous strata like mudstone and limestone contain mostly small-sized pore throats and thus form the lithological traps dominated by sandstone and coal rocks due to capillary resistance sealing. The coalbed lithological traps control the accumulation of free gas within. Low water saturation values （6.5 %-30 %） of the cores may explain the phenomenon that the depressurization via dewatering in conventional coalbed methane extraction often ends with depressurization via de-gassing， which is conducive to the producing of deep coalbed methane. The primary-cataclastic coal structure is also a favorable feature for fracturing stimulation. The study concludes that deep coalbed methane can be commercially extracted with suitable techniques and thus is worthy of attention.
韩德馨 ， 杨起 . 中国煤田地质学（下册） ［M］. 北京 ： 煤炭工业出版社 ， 1980 ： 19 .
Han Dexin ， Yang Qi . Coal geology of China（vol . 2） ［M］. Beijing ： Coal Industry Publishing House ， 1980 ： 19 .
缪奋 . 我国煤地质学研究的进展及趋向 ［J］. 煤田地质与勘探 ， 1980 ， 2 ： 40 - 46 .
Miao Fen . Progress and trend of coal geology research in China ［J］. Coalfield Geology and Exploration ， 1980 （ 2 ）： 40 - 46 .
房忱琛 ， 戴金星 ， 吴伟 ， 等 . 中国晚古生代煤系相关的气田及其在天然气工业上的重要意义 ［J］. 天然气地球科学 ， 2016 ， 27 （ 6 ）： 960 - 973 .
Fang Chenchen ， Dai Jinxing ， Wu Wei ， et al . The Late Paleozoic gas fields related to coal measure in China and their significances on natural gas industry ［J］. Natural Gas Geoscience ， 2016 ， 27 （ 6 ）： 960 - 973 .
杨起 ， 韩德馨 . 中国煤田地质学 ［M］. 北京 ： 煤炭工业出版社 ， 1984 .
Yang Qi ， Han Dexin . China coal geology ［M］. Beijing ： Coal Industry Press ， 1984 .
张韬 . 中国主要聚煤期沉积环境与聚煤规律 ［M］. 北京 ： 地质出版社 ， 1995 .
Zhang Tao . Sedimentary environment and coal accumulation in main coal accumulating stage of China ［M］. Beijing ： Geological Publishing House ， 1995 .
戴金星 . 成煤作用中形成的天然气和石油 ［J］. 石油勘探与开发 ， 1979 ， 6 （ 1 ）： 10 - 17 .
Dai Jinxing . Petroleum and natural gas generation in coalification ［J］. Petroleum Exploration and Development ， 1979 ， 6 （ 1 ）： 10 - 17 .
戴金星 ， 王少昌 ， 宋岩 ， 等 . 我国煤系的油气地球化学特征、煤成气藏形成条件及资源评价 ［M］. 北京 ： 石油工业出版社 ， 2001 .
Dai Jinxing ， Wang Shaochang ， Song Yan ， et al . Geochemical features of hydrocarbon from coal measures， formation and resource evaluation of coal-formed gas reservoir in China ［M］. Beijing ： Petroleum Industry Press ， 2001 .
孙鸿烈 . 20 世纪中国知名科学家学术成就概览： 地学卷地质分册：卷二 ［M］. 北京 ： 科学出版社 ， 2013 ： 53 - 56 .
Sun Honglie . 20th century academic overview of Chinese renowned scientists： Earth science， geology： Vol . 2 ［M］. Beijing ： Science Press ， 2013 ： 53 - 56 .
戴金星 ， 邹才能 ， 李剑 ， 等 . 中国煤成大气田及气源 ［M］. 北京 ： 科学出版社 ， 2014 ： 42 - 50 .
Dai Jinxing ， Zou Caineng ， Li Jian ， et al . Giant coal derived gas fields and their gas sources in China ［M］. Beijing ： Science Press ， 2014 ： 42 - 50 .
戴金星 ， 倪云燕 ， 廖凤蓉 ， 等 . 煤成气在产气大国中的重大作用 ［J］. 石油勘探与开发 ， 2019 ， 46 （ 3 ）： 417 - 432 .
Dai Jinxing ， Ni Yunyan ， Liao Fengrong ， et al . The significance of coal-derived gas in major gas producing countries ［J］. Petroleum Exploration and Development ， 2019 ， 46 （ 3 ）： 417 - 432 .
戴金星 ， 夏新宇 ， 洪峰 ， 等 . 中国煤成大中型气田形成的主要控制因素 ［J］. 科学通报 ， 1999 ， 44 （ 22 ）： 3 - 5 .
Dai Jinxing ， Xia Xinyu ， Hong Feng ， et al . Main controlling factors for the formation of large and medium-sized coal-based gas fields in China ［J］. Scientific bulletin ， 1999 ， 44 （ 22 ）： 3 - 5 .
戴金星 ， 何斌 ， 孙永祥 ， 等 . 中亚煤成气聚集域形成及其源岩中亚煤成气聚集域研究之一 ［J］. 石油勘探与开发 ， 1995 ， 22 （ 3 ）： 1 - 6+125 .
Dai Jinxing ， He Bin ， Sun Yongxiang ， et al . Formation and source rocks of coal derived gas accumulation domain in Central Asia： Part I of the study on coal derived gas accumulation domain in Central Asia ［J］. Petroleum Exploration and Development ， 1995 ， 22 （ 3 ）： 1 - 6+125 .
李良 ， 袁志祥 ， 惠宽洋 等 . 鄂尔多斯盆地北部上古生界天然气聚集规律 ［J］. 石油与天然气地质 ， 2000 ， 21 （ 3 ）： 268 - 271 .
Li Liang ， Yuan Zhixiang ， Xi Kuanyang ， et al . Accumulation regularity of Upper Paleozoic gas in North Ordos Basin ［J］. Oil & Gas Geology ， 2000 ， 21 （ 3 ）： 268 - 271 .
郝蜀民 ， 惠宽洋 ， 李良 ， 等 . 鄂尔多斯盆地大牛地大型低渗气田成藏特征及其勘探开发技术 ［J］. 石油与天然气地质 ， 2006 ， 27 （ 6 ）： 762 - 768 .
Hao Shumin ， Xi Kuanyang ， Li Liang ， et al . Reservoiring features of Daniudi Low-Permeability gas field in Ordos Basin and its exploration and development technologies ［J］. Oil & Gas Geology ， 2006 ， 27 （ 6 ）： 762 - 768 .
李仲东 ， 郝蜀民 ， 李良 ， 等 . 鄂尔多斯盆地上古生界气藏与深盆气藏特征对比 ［J］. 石油与天然气地质 ， 2009 ， 30 （ 2 ）： 149 - 155 .
Li Zhongdong ， Hao Shumin ， Li Liang ， et al . Comparison between the Upper Paleozoic gas reservoirs in Ordos Basin and deep basin gas reservoirs ［J］. Oil & Gas Geology ， 2009 ， 30 （ 2 ）： 149 - 155 .
李勇 ， 王延斌 ， 孟尚志 ， 等 . 煤系非常规天然气合采地质基础理论进展及展望 ［J］. 煤炭学报 ， 2020 ， 45 （ 4 ）： 1406 - 1418 .
Li Yong ， Wang Yanbin ， Meng Shangzhi ， et al . Progress and prospect of geological basic theory of combined mining of unconventional natural gas in coal measures ［J］. Acta Coal Sinica ， 2020 ， 45 （ 4 ）： 1406 - 1418
欧阳永林 ， 田文广 ， 孙斌 ， 等 . 中国煤系气成藏特征及勘探对策 ［J］. 天然气工业 ， 2018 ， 38 （ 3 ）： 15 - 26 .
Ouyang Yonglin ， Tian Wenguang ， Sun Bin ， et al . Characteristics of coal measure gas accumulation and such gas exploration strategies in China ［J］. Natural Gas Industry ， 2018 ， 38 （ 3 ）： 15 - 26 .
匡立春 ， 董大忠 ， 何文渊 ， 等 ， 鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩气地质特征及勘探开发前景 ［J］. 石油勘探与开发 ， 2020 ， 47 （ 3 ）： 435 - 447 .
Kuang Lichun ， Dong Dazhong ， He Wenyuan ， et al . Geological characteristics and exploration and development prospect of marine continental transitional shale gas in the eastern margin of Ordos Basin ［J］. Petroleum Exploration and Development ， 2020 ， 47 （ 3 ）： 435 - 447
孙万禄 ， 陈召佑 ， 陈霞 等 . 中国煤层气盆地 ［M］. 北京 ： 地质出版社 ， 2005 .
Sun Wanlu ， Chen Zhaoyou ， Chen Xia ， et al . Coal Bed Methane Basin in China ［M］. Beijing ： Geological Publishing House ， 2005 .
韩海青 ， 王少波 ， 李晓波 ， 等 . 中国矿产资源报告 ［M］. 北京 ： 地质出版社 ， 2015 ： 1 - 10 .
Han Haiqing ， Wang Shaobo ， Li Xiaobo ， et al . Zhongguo Kuang⁃chan Ziyuan Baogao 2015 ［M］. Beijing ： Geological Publishing House ， 2015 ： 1 - 10 .
康永尚 ， 姜杉钰 ， 张兵 ， 等 . 煤层气资源可动用性定性/半定量评价方法研究 ［J］， 煤炭学报 ， 2017 ， 42 （ 11 ） ： 2914 - 2924 ．
Kang Yongshang ， Jiang Shanyu ， Zhang Binget al . Qualitative / semi⁃quantitative evaluation method of coalbed methane exploitation feasibility ［J］. Journal of China Coal Society ， 2017 ， 42 （ 11 ）： 2914 - 2924 ．
宋岩 ， 柳少波 ， 马行陟 ， 等 . 中高煤阶煤层气富集高产区形成模式与地质评价方法 ［J］. 地学前缘 ， 2016 ， 23 （ 3 ）： 1 - 9 .
Song Yan ， Liu Shaobo ， Ma Xingzhi ， et al . Research on formation model and geological evaluation method of the middle to high coal rank coalbed methane enrichment and high production area ［J］. Earth Science Frontiers ， 2016 ， 23 （ 3 ）： 1 - 9
范俊佳 ， 琚宜文 ， 侯泉林 ， 等 . 不同变质变形煤储层孔隙特征与煤层气可采性 ［J］， 地学前缘 ， 2010 ， 17 （ 5 ）： 325 - 335 .
Fan Junjia ， Ju Yiwen ， Hou Quanlin ， et al . Pore characteristics and coalbed methane recovery of coal reservoirs with different metamorphism and deformation ［J］. Geoscience Frontier ， 2010 ， 17 （ 5 ）： 325 - 335 .
杨华 ， 张军 ， 王飞雁 ， 等 . 鄂尔多斯盆地古生界含气系统特征 ［J］. 天然气工业 ， 2000 ， 20 （ 6 ）： 7 - 11 .
Yang Hua ， Zhang Jun ， Wang Feiyan ， et al . Characteristics of Paleozoic Gas System in Ordos ［J］. Natural Gas Industry ， 2000 ， 20 （ 6 ）： 7 - 11 .
何自新 ， 付金华 ， 席胜利 ， 等 . 苏里格大气田成藏地质特征 ［J］. 石油学报 ， 2003 ， 24 （ 2 ）： 6 - 12 .
He Zixin ， Jinhua ， Xi Shengli ， et al . Geological features of reservoir formation of Sulige Gas Field ［J］. Acta Petrolei Sinica ， 2003 ， 24 （ 2 ）： 6 - 12 .
马新华 . 鄂尔多斯盆地上古生界深盆气特点与成藏机理探讨 ［J］. 石油与天然气地质 ， 2005 ， 26 （ 4 ）： 230 - 236 .
Ma Xinhua . Discussion on characteristics and reservoiring mechanism of deep basin gas in Upper Paleozoic in Ordos Basin ［J］. Oil & Gas Geology ， 2005 ， 26 （ 4 ）： 230 - 236 .
杨起 ， 韩德馨 . 中国煤田地质学 ［M］. 北京 ： 煤炭工业出版社 ， 1984 .
Yang Qi ， Han Dexin . China Coal Geology ［M］. Beijing ： Coal Industry Press ， 1984 .
张韬 . 中国主要聚煤期沉积环境与聚煤规律 ［M］. 北京 ： 地质出版社 ， 1995 .
Zhang Tao . Sedimentary environment and coal accumulation in main coal accumulating stage of China ［M］. Beijing ： Geological Publishing House ， 1995 .
田在艺 . 中国含油气盆地岩相古地理与油气 ［M］. 北京 ： 地质出版社 ， 1997 .
Tian Zaiyi . Petrographic palaeogeography and oil and gas in petroliferous basins of China ［M］. Beijing ： Geological Publishing Hou⁃se ， 1997 .
王双明 . 鄂尔多斯盆地叠合演化及构造对成煤作用的控制 ［J］. 地学前缘 ， 2017 ， 24 （ 2 ）： 54 - 63 .
Wang Shuangming . Ordos Basin superposed evolution and structural controls of coal forming activities ［J］. Earth Science Frontiers ， 2017 ， 24 （ 2 ）： 54 - 63 .
王双明 . 鄂尔多斯盆地构造演化和构造控煤作用 ［J］. 地质通报 ， 2011 ， 30 （ 4 ） ： 544 - 552 .
Wang Shuangming . Ordos Basin tectonic evolution and structural control of coal ［J］. Geological Bulletin of China ， 2011 ， 30 （ 4 ）： 544 - 552 .
孟召平 ， 张纪星 ， 刘贺 ， 等 . 煤层甲烷碳同位素与含气性关系 ［J］. 煤炭学报 ， 2014 ， 39 （ 8 ）： 1683 - 1690 .
Meng Zhaoping ， Zhang Jixing ， Liu He ， et al . Relationship between the methane carbon isotope and gas⁃bearing properties of coal reservoir ［J］. Journal of China Coal Society ， 2014 ， 39 （ 8 ）： 1683 - 1690 .
孙健 ， 魏强 ， 晏波 ， 等 . 煤层吸附气的全解吸过程及组分与碳同位素变化：基于热模拟实验结果 ［J］. 煤炭学报 ， 2018 ， 43 （ 10 ）： 2848 - 2856 .
Sun Jian ， Wei Qiang ， Yan Bo ， et al . Total desorption process and component and carbon isotope changes of coalbed adsorbed gas： Based on the results of thermal simulation experiment ［J］. Acta Coal Sinica ， 2018 ， 43 （ 10 ）： 2848 - 2856 .
Choate R ， Jurich D ， Saulnier G J . Geologic overview， coal deposits， and potential for methane recovery from coalbeds， Piceance Basin⁃Colorado ［A］. Craig T Rightmire， Greg E Eddy， James N Kirr. Coalbed Methane Resources of the United States ［C］. AAPG Studies in Geology Series 17 ， 1984 .
康永尚 ， 皇甫玉慧 ， 张兵 ， 等 . 含煤盆地深层“超饱和”煤层气形成条件 ［J］. 石油学报 ， 2019 ， 40 （ 12 ）： 1426 - 1438 .
Kang Yongshang ， Huangpu Yuhui ， Zhang binget al . Formation conditions for deep oversaturated coalbed methane in coal⁃bearing basins ［J］ Acta Petrolei Sinica ， 2019 ， 40 （ 12 ）： 1426 - 1438 .
相关作者
相关机构
京公网安备11010802024621
