中国煤层气成藏作用研究进展与述评

中国以成藏作用为核心的煤层气基础地质研究近些年取得显著进展。本源菌条件下褐煤生物气模拟、矿物/元素催 化生气作用、无烟煤层重烃极度异常原因、煤层次生生物气等的研究成果,深化了对煤层气多元化成因的学术认识。在更 为广泛的盆地和更加深入的层次上探讨了煤层气成藏作用的宏观地质过程及其控制因素,经典煤层气成藏作用理论得到发 展。提出了原创性的煤层气成藏效应研究思路,从地层能量角度探讨了煤层气成藏作用的实质,提出了某些新的学术观 点,初步探讨了深部煤层气成藏作用的特殊性。我国煤层气地质条件复杂多变,诸多基础地质问题尚待解决,近期探讨的 重点在于宏观动力学方面的地应力场效应和深度效应,以及微观动力条件方面的煤级效应和粒度效应,涉及到深部、构造 煤、低煤级煤等资源量巨大的煤层气成藏领域。同时,含煤地层非常规气（煤系气）的共生成藏关系以及共采中的基础地 质问题,也将是今后的一个重点研究方向。     

煤储层含气性特征及其地质动力学控制因素

煤层含气性是煤层气成藏的一个基本要素,是煤层气勘探开发决策的重要依据之一。煤层气的富集是生成、储集、封盖保存等方面条件及其动态发展过程的有力配置,是各种地质动力学条件耦合作用的结果。在阐述我国煤储层含气性区域分布规律的基础上,从热动力条件、构造动力条件、沉积动力条件及地下水动力条件4个方面总结了前人关于地质动力学条件控气作用的研究成果,认为目前研究中在一定程度上存在片面性、单一性等问题,指出全面耦合分析动力学条件是煤层气成藏作用研究的一个重要发展方向。     

煤层气组分浓度异常及其地球化学成因

煤层气组分浓度异常蕴含着丰富的地球化学成因信息,某些有害组分的异常浓度往往会对矿工人身健康造成影响。为此,基于相关文献和资料从重烃浓度异常、氧化物气体浓度异常、硫化氢浓度异常三个方面总结了国内外研究进展,分析了关于煤层气组分浓度异常地球化学成因的种种假说,认为目前对煤层气组分浓度异常的成因尚欠深入理解,有必要结合具体实例开展解剖研究,并从新的视角予以探讨。     

河北省煤层气资源及其勘探开发建议

河北省煤层气资源分布总体呈现南高北低、东高西低的趋势,煤层气集中在邯峰矿区-开平煤田的NE向带状区域。通过对省内4个重点区及5个一般地区煤层资源评价,底板标高-2000m以浅的煤层气资源总量为6046．32亿m^3,可采资源量为2523亿m^3,主要分布在底板标高为-1500m～-2000m的煤层中。根据煤层气资源和煤储层物性特征,认为峰峰矿区是河北省煤层气勘查开发的有利地区。在大淑村、小屯矿等无烟煤、贫煤发育区,可实施短半径水平分支井;在煤层气富集、渗透率适当的中煤级煤地区,可以实施垂直井或井组;在高瓦斯的煤矿开拓区,可以采用三维立体的煤层气（瓦斯）抽采模式。     

煤中有机质二次生烃迟滞性及其反应动力学机制

采用自然成熟度系列与其预热残渣系列样品相结合方式, 通过热解模拟方法, 对煤中有机质二次生烃迟滞性显现特征和化学反应动力学机制进行了探讨.结果表明: 二次生烃起始成熟度增高, 二次生烃峰位成熟度呈规律性后移, 二次生烃作用“死线”位于R_o=4.0 %左右; 二次生烃峰位成熟度与起始成熟度之差随起始成熟度的增高呈抛物线式演化, 二次生烃的绝对迟滞性和相对迟滞性均呈阶段性演化, 由此可对二次生烃迟滞深度进行预测; 二次生烃半峰宽随起始成熟度呈阶段性演化, 暗示二次生烃起始成熟度位于生油高峰附近的烃源岩, 其生烃量可能相对较大.同时, 原始样品平均活化能的演化经历了4个阶段, 它们与热解生烃量及二次生烃迟滞性的阶段性演化特征高度吻合, 揭示出二次生烃作用严格受控于反应动力学的地球化学机制.      

沁水盆地中—南部煤储层渗透率主控因素分析

通过对沁水盆地中-南部井下煤层宏观裂隙的观测和统计, 将其按大小和形态特征划分为四级, 并在扫描电镜下对显微裂隙进行了系统描述和测量。在分析渗透率与地应力 (埋深) 、裂隙、储层压力和水文地质条件等相互关系的基础上, 指出影响本区煤储层渗透率的主控因素是地应力 (埋深), 在埋深相似的条件下, 其他因素对参透率起着更重要的作用。      

焦作矿区山西组二_1煤煤级分带特征及其地质意义

通过对焦作矿区进行的剖析,确定了二_1煤煤级的水平分带特征,并试图据这些特征去解释某些有关的地质问题。     

冀中坳陷武清凹陷苏50井石炭-二叠纪煤系的成烃演化

基于对武清凹陷苏50井的石炭-二叠纪煤系的构造—埋藏史研究,结合磷灰石裂变径迹测试及矿物包裹体分析,运用EASY%Ro数值模拟技术,研究了苏50井石炭-二叠系烃源岩的生烃演化历史,揭示了苏50井处石炭-二叠系烃源岩曾发生过3次重要的生烃作用过程,分别发生在海西-印支期、燕山期与喜马拉雅晚期,主要生烃作用发生在喜马拉雅晚期,并指出武清凹陷是华北石炭-二叠系煤成气勘探的有利地区之一。     

二氧化碳注入煤层多用途研究

为了减轻环境污染,提高煤层气产率,增加能源储备,根据煤层气地质学和生物气的基本理论,提出二氧化碳(CO2)注入煤层多种用途这一新观点。研究结果显示:煤对CO2具有很强的吸附能力,可将煤层作为CO2的储集层;煤具有优先吸附CO2而滞后吸附甲烷(CH4)的特性,向煤层注入CO2可大大提高煤层气的采收率;产甲烷菌具有利用CO2生成CH4的能力,新生成的CH4成为能源储备的有益补充。可见,CO2注入煤层不仅可有效减少温室气体的排放,强化煤层甲烷产出,而且为新能源生物CH4的生成提供了基质。