什么是煤层气地质资源

1. 中国煤层气资源分布

据最新一轮全国煤层气资源评价，全国埋深2000m以浅的煤炭资源量为59523.58×10⁸t，煤层气评价面积374953.44km²，煤层气地质资源量36.81×10¹²m³，地质资源丰度0.98×10⁸m³/km²。埋深1500m以浅的煤层气的可采资源量为10.87×10¹²m³。

(一)煤层气资源大区分布

我国煤层气资源主要分布在东部、中部、西部及南方等四个大区(图4－45;表4－18)，其展布具有以下特点:

东部区煤炭资源量为16702.87×10⁸t，煤层气评价面积100434.93km²，煤层气地质资源量113183.70×10⁸m³，资源丰度1.13m³/km²，可采资源量43176.69×10⁸m³，地质资源量和可采资源量分别占全国的30.75%和39.72%，是我国煤层气资源最为丰富的大区。

中部区煤炭资源量为20627.95×10⁸t，煤层气评价面积128530.41km²，煤层气地质资源量104676.36×10⁸m³，资源丰度0.81m³/km²，可采资源量19981.32×10⁸m³，地质资源量和可采资源量分别占全国的28.44%和18.38%。

西部区煤炭资源量为18622.33×10⁸t，煤层气评价面积101334.21km²，煤层气地质资源量103592.06×10⁸m³，资源丰度1.02m³/km²，可采资源量28583.20×10⁸m³，地质资源量和可采资源量分别占全国的28.14%和26.29%。

南方区煤炭资源量为3568.17×10⁸t，煤层气评价面积44052.89km²，煤层气地质资源量46621.85×10⁸m³，资源丰度1.06m³/km²，可采资源量16963.68×10⁸m³，地质资源量和可采资源量分别占全国的12.26%和15.61%。

图4－45全国煤层气资源量大区分布直方图

表4－18全国煤层气资源大区分布表

(二)煤层气资源盆地分布

全国42个含气盆地(群)按照煤层气资源量的规模分为4类(图4－46;表4－19):地质资源量大于10000×10⁸m³的为大型含气盆地(群)共有9个(图4－47)，依次为鄂尔多斯、沁水、准噶尔、滇东黔西、二连、吐哈、塔里木、天山和海拉尔盆地(群);地质资源量在(1000～10000)×10⁸m³之间的为中型含气盆地(群)，有川南黔北、豫西、川渝等16个盆地(群);地质资源量在(200～1000)×10⁸m³之间的为中小型含气盆地(群)，有阴山、湘中、滇中等6个盆地(群);地质资源量小于200×10⁸m³的为小型含气盆地(群)，包括辽西、敦化－抚顺、冀北等11个盆地(群)。

其中，鄂尔多斯盆地地质资源量最多，达98634.27×10⁸m³，占全国的26.79%;地质资源量超过30000×10⁸m³的盆地(群)还有沁水、准噶尔和滇东黔西，分别为39500.42×10⁸m³、38268.17×10⁸m³和34723.72×10⁸m³，占全国的10.73%、10.40%和9.43%。可采资源量最多的是二连盆地，达21026.38×10⁸m³，占全国的19.34%;可采资源量超过10000×10⁸m³的盆地(群)还有鄂尔多斯、滇东黔西和沁水，分别为17870.59×10⁸m³、12892.88×10⁸m³和11216.22×10⁸m³，占全国的为16.44%、11.86%和10.32%。

图4－46煤层气资源盆地分布直方图

图4－47主要含气盆地煤层气资源分布直方图

表4－19全国含气盆地煤层气资源分布表

续表

注:鄂赣边盆地群煤层气均处于风化带中，因此，未计算其资源量。

2. 什么是煤层气地质储量

在原始状态下，赋存于已发现的具有明确计算边界的煤层气藏中的煤层气总量。

3. 煤及煤层气地质

据孙万禄等(2005)研究，中国大陆含煤盆地集中分布在塔里木－华北板块、华南板块及准噶尔－兴安活动带的构造活动相对稳定的陆块或地块上，形成时代主要有石炭－二叠纪、晚三叠世—早白垩世和古近－新近纪。依据所处大地构造位置及沉积构造特征，大体分为板内克拉通型与陆内断陷、坳陷型。

一、含煤盆地的分布

中国大陆含煤盆地发育时代与全球具有同时性，含煤盆地的发育受制于中国大陆板块构造活动。中国大陆含煤盆地残留面积405×10⁴km²，其分布特征具有时段性及区带性(关士聪，1985)。

早古生代及以前为低等植物成煤期，即腐泥煤(石煤)时代，主要分布在晚震旦世、早寒武世、志留纪，以早寒武世为主，仅分布在华南板块。晚古生代后为高等植物成煤期，即腐殖煤时代，主要分布在晚泥盆世至新生代，除早中三叠世和晚白垩世外，集中分布在石炭－二叠纪、晚三叠世—早白垩世和古近－新近纪。含煤盆地遍及中国大陆各板块，以塔里木—华北板块、华南板块和准噶尔－兴安活动带为主，且主要分布在较稳定的陆块或地块上。

石炭纪含煤盆地残留面积115.9×10⁴km²，主要分布在塔里木－华北板块和华南板块。塔里木－华北板块的含煤地层为上石炭统，华南板块的含煤地层为下石炭统。在准噶尔－兴安活动带仅有零星小型残留含煤盆地分布。二叠纪含煤盆地残留面积156.1×10⁴km²，总体分布与石炭纪相似，具继承性。华北陆块二叠纪含煤盆地含煤地层时代，北部以早二叠世为主，向南渐变为晚二叠世。华南板块含煤地层时代以晚二叠世为主，含煤盆地遍布扬子陆块，分布范围比石炭纪广阔。藏滇板块羌中南－唐古拉－保山陆块仅有零星小型残留含煤盆地分布，准噶尔－兴安活动带二叠纪含煤盆地并不发育。

三叠纪含煤盆地残留面积145.2×10⁴km²。含煤地层主要为上三叠统，分布地域集中在华北陆块和扬子陆块。其中，鄂尔多斯、四川等大型盆地继承性明显，柴达木陆块周缘也有含煤盆地分布。华北陆块东部三叠纪含煤盆地不甚发育。扬子陆块与华南活动带三叠纪残留盆地更为破碎。扬子陆块西缘以及羌中南－唐古拉－保山陆块三叠纪残留含煤盆地广布。

侏罗纪含煤盆地残留面积142.6×10⁴km²。燕山期后，中国大陆进入现代板块构造发展阶段，侏罗纪含煤盆地的分布已经完全改观。在华北陆块和扬子陆块上，除鄂尔多斯盆地仍继承性发育外，其他大型含煤盆地均已不复存在。塔里木陆块周缘及准噶尔地块则发育了以早中侏罗世含煤地层为主、规模较大的含煤盆地。

白垩纪含煤盆地残留面积31.7×10⁴km²。含煤地层时代集中在晚白垩世，含煤盆地分布面积普遍较小。除藏滇板块含煤盆地零星分布外，主要分布在塔里木—华北板块以北和巴丹吉林盆地以东的地域。天山－赤峰活动带以南仅有零星含煤盆地分布。

古近－新近纪含煤盆地残留面积16.6×10⁴km²。总体分布面积与单个盆地规模均很狭小。含煤盆地集中在中国东部和西南部(滇桂)，东部含煤盆地以古近纪为主，西南部含煤盆地以新近纪为主(图6－4)。

二、煤层气构造变形及封盖条件

1.构造变形

盆地形成后的构造变形对含煤(煤层气)盆地影响最大，改造最为明显。盆地形成后的变形改造主要有3种形式:一是沉积盆地整体隆升与沉降;二是沉积岩层褶皱变形;三是沉积岩层断裂变形(孙万禄等，2005)。

沉积盆地整体沉降，后期沉积岩层叠加，使早期沉积物成岩、成煤。有机质成煤、成烃，是含煤(煤层气)盆地形成煤层气藏的必经之路，是一种建设性的改造作用。但是，沉降叠加过度或不足，煤层埋深过大或过浅都不利于煤层气成藏，相当于中阶煤的埋深较为有利。区域性隆升，使含煤岩系暴露风化，对煤层气成藏有破坏作用。但当含煤岩层有后期沉积岩层覆盖，盆地隆升后构型仍然完好，隆升后煤层变浅，降低勘探成本，对煤层气勘探又是有利的因素。

中国二氧化碳地质储存地质基础及场地地质评价

图6-4 中国煤层气资源分布图（据周玉琦等2004）

沉积岩层褶皱变形是一种普遍的形式。原型含煤盆地在构造应力作用下形成规模不同的低级次的正向或负向构造，变形改造后的沉积构造盆地构型依旧完好，水动力条件虽有改变，煤层气藏并未遭到破坏，这种构造变形往往改善渗滤条件，对煤层气成藏具有建设性作用。但在地应力较强的构造活动区，形成的区域性推覆构造，煤岩层成为滑脱层，形成变质程度不同的构造煤，煤体结构遭到破坏，煤层中的吸附气体被脱附，气体渗滤通道被堵塞，这种区域性破坏作用又不利于煤层气成藏。断裂是含煤盆地构造变形的另一种普遍形式。断裂的发育分不同时期、不同级别和不同性质，其发育与分布有着一定的规律性，对含煤盆地以及煤层气藏亦具有建设和破坏的双重作用。大型沉积盆地和中小型断陷盆地的形成，往往与边界断裂活动有关，断裂对含煤盆地起着建设性作用，而盆地内同沉积期或期后断裂一般不利于煤层气的保存。

含煤盆地的构造变形不单表现在区域性隆升与沉降及含煤岩层的褶皱与断裂等宏观构型的变化，还包括微观形变。煤岩内生裂隙为割理，其发育不仅与煤质有关，亦与含煤盆地形成过程中的地应力有关。面割理和端割理形成的网络是煤岩层气态烃的储集空间和运移通道。割理发育的好坏是决定煤层气成藏的重要条件之一。由岩层褶皱或断裂派生的外生裂隙，也是煤层中气态烃类重要的储集空间和运移通道，外生裂隙发育适度会改善煤层储集性能，但构造应力过强会造成煤体结构破坏，或因裂缝穿层会造成煤层气体的逸散，不利于煤层气藏的形成与保存。

构造变形对含煤盆地与煤层气成藏的影响还表现在水动力、水化学条件的改变。由于盆地变形，供水压头随之改变，整个盆地势能重新调整，煤储层压力及水化学成分也相应改变，含煤盆地变形改造定型后煤层气的分布也相应进行了重新的调整。

2.封盖条件

封盖条件是煤层气藏不可缺少的地质因素(桑树勋等，1999)。在原始有机物质成煤过程中，与煤岩层同时沉积的泥页岩层，往往成为煤层气藏良好的区域盖层或局部盖层。区域性盖层也是良好的隔水层，能将不同的煤系地层分隔成各自独立的水动力系统，使煤岩层处于封闭的状态，致使吸附在煤岩中的烃类气体不会溶于水中或逸散。以吸附状态储集在煤岩层中的煤层气，并不遵循常规天然气藏的重力分异原理，无须受势区和圈闭的控制。只要有较好的封盖条件，能够形成相当的地层压力和温度，煤岩能够生成足量的甲烷等烃类气体，煤岩层发育有较好的孔隙、裂隙渗滤通道，煤岩孔隙、裂隙中的水溶解气或孔隙、裂隙空间游离气的浓度能使煤岩中的吸附烃不被解吸而扩散，就可能形成较好的煤层气藏。煤层气藏可以完好的较大面积储集在含煤盆地的复式向斜之中。

保存条件不单是煤岩层的封盖层，水动力条件亦是煤层气重要的聚集和封盖条件。经过构造变形的含煤盆地水动力系统依然完好，含煤岩层处于封闭状态，煤层甲烷在煤层中吸附、溶解和游离状态的平衡未遭到破坏，含煤盆地就能形成较好的煤层气藏(张新民，2002)。

4. 煤层气资源特点

我国煤层气资源的特点是资源总量丰富，地域分布广，埋深比较适中，煤田地质构造复杂，总体上具有低压、低渗和低饱和度的特征。

(一)资源总量丰富，分布比较分散但又相对集中

中国陆上埋深2000m以浅的煤层气资源量达37×10¹²m³，仅次于俄罗斯和加拿大，占世界总资源量的14%，广泛分布在中国不同的含煤盆地中，我国中东部地区煤层气资源占总量的74%，其中鄂尔多斯和沁水盆地是煤层气资源量最大的两大盆地，资源量超过10×10¹²m³。具有优势开发潜力的资源又相对集中在华北地区的中东部，该区既是常规气的发育盲区，又是洁净能源的消费旺区。开发该地区的煤层气资源可以缓解该区天然气供需矛盾。

煤层气地区性分布差异，与该区煤炭资源量多少、煤层气含量大小等因素相关。中部区各含气带煤炭资源量多，绝大部分含气区煤层气含量高，所以煤层气资源量大。西部区北疆含气区煤层气含量小，但各含气区煤层层数多、厚度大、煤炭资源量很多，所以煤层气资源量仍然比较大。东部区的冀鲁豫皖含气区各含气带虽煤炭资源较多，但大部分含气区煤层气含量小，所以煤层气资源量总体不是很高。黑吉辽、华南、南疆－甘青含气区各含气带煤炭资源量少，绝大部分含气区煤层气含量也较低，煤层气资源量总体不高^［119］。

(二)埋深合适，有利于煤层气资源开发

我国67.6%的煤层气资源量分布在埋深小于1500m的范围内，其中埋深小于1000m以浅层资源量较大，地质资源量和可采资源量分别为14.3×10¹²m³和6.3×10¹²m³，占煤层气地质资源量的39%和可采资源量的58%。根据美国煤层气开发经验，埋深在1000m以浅的煤层气资源开发具有较好的经济效益。我国煤层气资源埋深合适，有利于煤层气资源的开发。

图6－4 全国煤层气资源深度分布图^［117］

(三)煤田地质构造复杂，但含气量较高

中国地壳运动具有多旋回性和复杂性，造成煤层及煤层气分布在区域、地质时代上的不均一性，特别是由于成煤构造背景不同、后期构造破坏的强度和范围不同、区域的热史影响不同，使得煤层气的储层条件产生了区域地质和微观结构组成上的强烈不均一性。但华北地区构造基底相对稳定，后期构造破坏在华北地区中部相对简单，特别是燕山后期的快速区域热变质作用使该区煤储层条件相对有利^［120］。

我国煤田地质构造复杂，部分含煤盆地后期改造较强，构造形态多样，煤层及煤层气资源赋存条件在鄂尔多斯等大中型盆地较为简单，在中小盆地较为复杂。

东北赋煤区:部分上覆地层厚度较大或煤层气封盖条件较好，有利于煤层气开发。

华北赋煤区:吕梁山以西的鄂尔多斯盆地东缘及吕梁山与太行山之间的山西断隆(包括沁水盆地)，构造条件有利于煤层气开发;太行山以东华北盆地，煤层气开发困难。

西北赋煤区:西北塔里木陆块、准噶尔及伊犁盆地，煤层气开发条件较好。

华南赋煤区:煤层气资源开发条件较复杂。

滇藏赋煤区:煤层气保存的构造条件差。

我国煤层大多含气量较高。据对全国105个煤矿区调查，平均含气量10m³/t以上的矿区有43个，占41%;平均含气量8～10m³/t的矿区有29个，占28%;平均含气量6～8m³/t的矿区有19个，占18%;平均含气量4～6m³/t的矿区有14个，占13%^［118］。

(四)高阶煤和低阶煤占主导，高阶煤可产气

中国煤层气主要赋存在低阶煤和高阶煤中。根据美国煤层气理论，中阶煤是最有利的煤层气开发目标区，但中国的勘探实践表明，为美国理论所否定的高阶煤区恰恰是目前最活跃的勘探区，并取得了产气突破。低阶煤的煤层气资源在中国占的比例最大，但按现有的理论和技术，其开发的难度也最大。

(五)煤层具有渗透率低、压力小、低饱和的特征

低渗、低压和低饱和是中国煤层气藏的又一个较为显著的特征，为煤层气资源的开发带来了很大的难度。煤层气的开发成败受多种因素影响，而地质因素的优劣是诸因素中的核心因素，其中煤层的渗透率是开发煤层气的关键因素。我国许多煤田和矿区的煤层受构造运动的影响，煤层气含量不稳定，特别是煤层渗透率太低，这是影响我国煤层气开发的最不利的因素。

根据资料分析和我国进行的煤层气开发试验表明:煤层压力小、渗透率低，完井后采气效果差，并且水力压裂增产效果不明显。按美国开发选区标准，认为煤层渗透率在3×10^－3～4×10^－3μm²最佳，但不能低于1×10^－3μm²，而且还需煤层内生裂隙发育。我国煤层渗透率普遍偏低，一般在0.1×10^－3～0.001×10^－3μm²范围内。其中，渗透率小于0.10mD的占35%;0.1～1.0mD的占37%;大于1.0mD的占28%;大于10mD的较少。

煤层气开发靠煤层甲烷的解吸，煤层压力大小对产量的高低至关重要。中国煤矿区大部分为低压区，瓦斯压力为0.5M～3MPa，部分煤储层压力较高，储层压力梯度最低为2.24kPa/m，最高达17.28kPa/m。而美国黑勇士盆地和圣胡安盆地的瓦斯压力可达5.6MPa。

我国煤层气含气饱和度比较低，一部分含煤盆地煤层气储层含气饱和度低于70%，影响了煤层气的开发。因此，中国煤层气由于渗透率低、压力小、饱和度低，使得气源补充量少、产量低，而且衰减快^［121］。

5. 煤层气资源概况

我国煤层气资源丰富。据国际能源机构(IEA)估计，全球煤层气资源量可达260×版10¹²m³(表6－1)，中国居第三位。权

表6－1 世界主要产煤国煤层气资源量统计^［115］ 单位:10¹²m³

据国土资源部、国家发改委、财政部联合组织开展的新一轮全国油气资源评价报告，我国埋深2000m以浅煤层气地质资源量约37×10¹²m³，主要分布在沁水、鄂尔多斯等9个含气盆地(群)，埋深小于1000m的浅层煤层气资源量较大，资源赋存条件较好。

6. 煤层气资源盆地分布

全国个含气盆地（群）按照煤层气资源量的规模分为四类（图5-2）：地质资源量大于10000×10⁸m³的为大型含气盆地（群）共有9个，依次为鄂尔多斯、沁水、准噶尔、滇东黔西、二连、吐哈、塔里木、天山和海拉尔盆地（群）；地质资源量在1000×10⁸～10000×10⁸m³之间的为中型含气盆地（群），有川南黔北、豫西、川渝等16个盆地（群）；地质资源量在200×10⁸～1000×10⁸m³之间的为中小型含气盆地（群），有阴山、湘中、滇中等6个盆地（群）；地质资源量小于200×10⁸m³的为小型含气盆地（群），包括辽西、敦化—抚顺、冀北等11个盆地（群）。

煤层气资源量盆地分布具有3个特点：

（一）资源集中分布在大型含气盆地（群）

地质资源量大于10000×10⁸m³的9个大型含气盆地（群）累计地质资源量为309699.49×10⁸m³，累计可采资源量为93226.58×10⁸m³，分别占全国的84.13%和85.76%，是煤层气资源分布的主体（图5-3、表5-3）。

图5-2 煤层气资源盆地分布直方图

图5-3 主要含气盆地煤层气资源分布直方图

其中鄂尔多斯盆地地质资源量最多，达98634.27×10⁸m³，占全国的26.79%；地质资源量超过30000×10⁸m³的盆地（群）还有沁水、准噶尔和滇东黔西，分别为39500.42×10⁸m³、38268.17×10⁸m³和34723.72×10⁸m³，占全国的10.73%、10.40%和9.43%。可采资源量最多的是二连盆地，达21026.38×10⁸m³，占全国的19.34%；可采资源量超过10000×10⁸m³的盆地（群）还有鄂尔多斯、滇东黔西和沁水，分别为17870.59×10⁸m³、12892.88×10⁸m³和11216.22×10⁸m³，占全国的为16.44%、11.86%和10.32%。

（二）其他含气盆地（群）煤层气资源规模较小

除去地质资源量大于10000×10⁸m³的9个大型含气盆地（群），其余32个盆地（群）累计地质资源量为58418.83×10⁸m³，累计可采资源量为15478.30×10⁸m³，占全国的15.87%和14.24%（表5-3）。其中中型盆地（群）共有15个，包括川南黔北、豫西、川渝、三塘湖、徐淮、太行山东麓、宁武、三江—穆棱河、冀中、大同、京唐、柴达木、浑江—红阳、豫北—鲁西北、河西走廊盆地（群），累计地质与可采资源量分别为54838.09×10⁸m³和14070.03×10⁸m³，占全国的14.90%和12.94%；中小型盆地（群）包括阴山、湘中、滇中、萍乐、苏浙皖边、桂中共6个盆地（群），累计地质与可采资源量分别为2909.98×10⁸m³和1114.18×10⁸m³，占全国的0.79%和1.02%；小型盆地（群）包括辽西、敦化—抚顺、冀北、长江下游、依兰—伊通、扎曲—芒康、松辽、浙赣边、蛟河—辽源、延边、大兴安岭共11个盆地（群），累计地质与可采资源量分别为670.76×10⁸m³和294.09×10⁸m³，仅占全国的0.18%和0.27%。

表5-3 全国含气盆地煤层气资源分布表＊

续表

（三）各类盆地（群）的资源丰度与可采系数差异较大

42个含气盆地（群）的煤层气资源丰度相差较大，大同盆地的资源丰度最大，达2.99×10⁸m³/km²，最小的如扎曲—芒康、松辽、浙赣边等盆地，资源丰度只有0.07×10⁸m³/km²。盆地资源量大于10 000×10⁸m³的大型盆地（群）的资源丰度平均为1.32×10⁸m³/km²，中型盆地（群）的资源丰度平均为1.40×10⁸m³/km²，中小型盆地（群）的资源丰度平均为0.59×10⁸m³/km²，小型盆地（群）的资源丰度最小，平均只有0.33×10⁸m³/km²。

资源丰度大于1.5×10⁸m³/km²的盆地有大同、吐哈等11个盆地（群），在0.5×10⁸～1.5×10⁸m³/km²之间的有沁水、海拉尔等15个盆地（群），小于0.5×10⁸m³/km²的有塔里木等15个盆地（群）。

42个含气盆地（群）的煤层气可采系数区间范围为12.96%～81.45%，可采系数最大的是二连盆地，达81.45%，最小的为松辽盆地，为12.96%。可采系数大于50%的盆地有二连、辽西等14个盆地（群），小于50%的有浙赣边、长江下游等27个盆地（群） （表5-3）。

7. 煤层气资源及其分布

河南省煤层气资源丰富，煤层具有吸附性能好、煤层含气量高、含气饱和度高等优点，有利于煤层气开发。

据《河南省煤层气(煤矿瓦斯)开发利用“十一五”规划》统计，2000米以浅资源总量约8795.71亿m³，平均资源丰度为2.06×10⁸m³/km²，其中:含甲烷级资源量为548.2亿m³，富甲烷级资源量为8247.51亿m³，占94%。山西组二₁煤层气资源为8548亿m³，占全省煤层气资源量的95%，其中可靠级资源量为1366亿m³，富甲烷资源量为8748亿m³。煤层埋深小于1500m的煤层气资源量为6359亿m³。各主要煤田煤层气资源情况见表7.2。

表7.2 主要煤田煤层气资源量统计表

在此次编制全省矿井、矿区瓦斯地质图的基础上，利用瓦斯地质统计法计算了平顶山煤田、焦作煤田、鹤壁煤田、安阳煤田、新密煤田、登封煤田、永厦煤田、义马煤田等平均瓦斯含量大于8m³/t的区域的煤层气资源量(见表7.3至表7.11)和焦作矿区、平顶山矿区、安阳-鹤壁矿区、郑州矿区、义马矿区底板标高－1500m以浅的预测含煤区的煤层资源量(见表7.12至表7.16，图7.1)，并汇总了河南省煤层底板标高－1500m以浅的煤层气资源量598002.41Mm³(见表7.17)，其中生产矿井煤层气资源总量77956.25Mm³。

表7.3 平顶山煤田主要生产矿井煤层气赋存情况表

表7.4 焦作煤田主要生产矿井煤层气赋存情况表

表7.5 鹤壁煤田主要生产矿井煤层气赋存情况表

表7.6 安阳煤田主要生产矿井煤层气赋存情况表

表7. 7 陕渴-义马煤田主要生产矿井煤层气赋存情况表

表7.8 宜洛煤田主要生产矿井煤层气赋存情况表

表7.9 新安煤田主要生产矿井煤层气赋存情况表

表7.10 郑州矿区主要生产矿井煤层气赋存情况表

表7.11 永夏煤田主要生产矿井煤层气赋存情况表

表7.12 安阳鹤壁矿区深部含煤区煤层气预测

表7.13 焦作矿区深部含煤区煤层气预测

表7. 14 平顶山矿区深部含煤区煤层气预测

表7.15 郑州矿区深部含煤区煤层气预测

表7.16 义马矿区深部含煤区煤层气预测

图7. 1 河南省煤矿瓦斯(煤层气)资源分布

表7.17 河南省煤层气资源量计算结果表

8. 煤层气地质资源量和煤层气地质储量是一个意思吗

储量的潜在含义是可采储量，即扣除了采矿损失的基础储量，显然他是基础储量的一部回分。定义为储量，其经答济意义一定是经济的，要不不会有人去开采。基础储量其经济意义要宽泛一些了，包括经济的和边界经济的。资源量这是经济意义为次边界经济和内蕴经济所对应的部分。

9. 什么是煤层气

在煤的形成过程中伴随着3种副产品生成——甲烷、二氧化碳和水。由于甲烷是可燃性气体，又深藏在煤层之中，所以人们称它为“煤层气”。

甲烷一旦产生，便吸附在煤的表面上。甲烷的产生量与煤层深浅有关。一般来讲，煤层越深，煤层气越多。

理想的煤层气条件是：煤层深度300米~900米，覆盖层厚度超过300米，煤层厚度大于1.5米，吨煤含气量大于8.51立方米，裂缝密度大于1.5米／条为好。

开采甲烷的关键问题有2个：一是使甲烷从煤的表面解吸下来，一般是靠降低煤层压力来解决，主要办法是通过深水移走来降低压力；二是让从煤层表面解吸下来的甲烷顺利穿过裂缝进入井孔。

煤层气如果得不到充分利用，会带来2大害处：一是在煤层开采过程中以瓦斯爆炸的形式威胁矿工的生命安全；二是每年全球有上千亿立方米的瓦斯进入大气中，对环境造成巨大污染。所以，在很早以前人们就想把煤层气作为资源加以利用，让它化害为利，这便是人们开发利用煤层气的最初动因。

进入20世纪70年代后，受能源危机的影响，人们在寻找新能源方面的积极性空前高涨。在有天然气资源的地方，天然气备受青睐；在没有天然气的地区，煤层气便成为人们寻找中的理想新能源。此外，随着开采和应用技术的进步以及显著的经济效益，又给煤层气的开发利用注入了新的动力。

开发煤层气在经济上的优越性表现在几个方面：勘探费用低、利润高、风险小、生产期长。其勘探费用低于石油的勘探费用，生产气井的成本也较低。一般来讲，煤层气的钻井成功率可达到90％以上，打一口井只需要2~10天。浅层井的生产寿命为16~25年，4米井的生产寿命为23~25年。

现有资料表明：全世界煤层气资源为113.2×1012~198.1×1012立方米。国外对煤层气的小规模开发利用始于上个世纪50年代，大规模开发利用则是从80年代开始的。

目前，美国煤层气的开采在世界上居领先地位，每天煤层气产量已超过2800万立方米。中国煤炭储量为1×1012吨，产量居世界首位，煤层气资源为35×1012立方米，相当于450亿吨标准煤，与中国常规天然气资源相当，已成为世界上最具煤层气开发潜力的国家之一。

10. 煤层气资源分布

张新民、庄军和张遂安结合我国煤层气实际资料和工作程度，建议按煤层气大区、含气区、含气带、气田4个级别进行煤层气资源分布区划。煤层气大区是煤层气一级资源分布区域，主要体现中、新生代以来现代板块构造对我国煤层气资源的影响。全国共划分为4个大区，分别以地理位置命名为东部区、中部区、西部区、南部区等。含气区是煤层气区划的二级单元，以近东西向展布的几条大地构造分区边界与近南北向构造的纵横交切而成的“块”来划分，重点反映古生代以来板块构造，通过对聚煤作用、煤变质作用的控制而影响我国煤层气资源的分布。含气带是煤层气区划的三级单元，在含气区内进行划分，主要依据煤层气分布情况和含气性划分。煤层气田是指同一地质时代的若干个煤层气藏的总合;单个煤层气藏也可构成煤层气田。煤层气田的范围大致相当于煤田地质界所称的“煤产地”(矿区)。所谓煤产地是指“煤田中由于后期构造影响而分隔开的一些单独部分，或是面积和储量都较小的含煤盆地”。由于我国现阶段煤层气勘探开发工作刚刚开始，我国还没有一个正式开发的煤层气田^［116］。沁水盆地南部虽是“九五”期末发现的大型整装煤层气田，但尚处于商业化开发试验阶段。

(一)煤层气资源大区分布

我国煤层气资源主要分布在东部、中部、西部及南部等4个大区(图6－1)。

图6－3 主要含气区带煤层气资源分布图^［117］

我国42个煤层气含气盆地共划分为121个区带，煤层气地质资源量最大的是沁水盆地沁水区带，达36171.4×10⁸m³;其次是鄂尔多斯盆地的东缘、西缘和中部3个区带，地质资源量分别为34332.7×10⁸m³、34174.1×10⁸m³和23419.1×10⁸m³;地质资源量大于10000×10⁸m³的区带还有吐哈盆地的吐哈、准噶尔盆地的淮南、二连盆地的霍林河周缘等13个区带(图6－3)。煤层气可采资源量最大的是二连盆地的霍林河周缘区带，达15664×10⁸m³，其次为鄂尔多斯盆地的东缘、滇东黔西盆地的六盘水和沁水盆地的沁水区带。

(四)煤层气田

沁水盆地南部是“九五”期末发现的大型整装煤层气田，总面积3523.32km²，估算煤层气资源量6807×10⁸m³，煤层气埋深200～1500m。南部煤层气埋藏浅，小于600m。以寺河断层为界，东侧煤层气勘探程度高，是煤层气探明储量分布区，也是目前煤层气开发的热点地区;西侧煤层气探明程度较低，中联煤层气有限责任公司和亚美大陆煤炭公司正在进行煤层气勘探作业^［115］。目前，该区有6个开发项目正在进行，包括潘河煤层气开发利用示范工程项目、端氏煤层气开发示范项目、对外合作项目———柿庄南煤层气开发项目和寺河煤层气开发项目、大宁煤矿煤层气地面开发项目和樊庄煤层气开发项目。

除此之外，我国在陕西韩城、吴堡也发现了大煤层气田，其中陕西吴堡发现了储量160×10⁸m³的煤层气田，韩城已探明储量4080×10⁸m³，开发潜力巨大。目前这两地均处于勘探阶段。

我国现有煤层气探明地质储量为1023×10⁸m³，煤层气可采储量469.57×10⁸m³。其中地面开发煤层气探明储量754.44×10⁸m³，面积346.4km²，位于沁水盆地南部。煤矿区煤层气探明储量268.64×10⁸m³，分别位于铁法矿区和阳泉矿区，面积分别为135km²、94km²(表6－2)^［118］。从煤层气探明储量来看，我国煤层气勘探程度还很低，约占煤层气资源总量的0.3%。要实现煤层气产业化，国家还要加大煤层气勘探力度。

表6－2 我国煤层气探明地质储量一览表^［115］

(五)煤层气深度分布

在当前的勘探开发技术条件下，适合煤层气经济开采的深度约在300～1500m之间。从煤层气资源的赋存深度来看，我国的煤层气资源量的67.6%分布在埋深小于1500m的范围内，对煤层气的勘探开发比较有利。在新一轮煤层气资源评价中，按照1000m以浅、1000～1500m和1500～2000m评价的煤层气地质资源量，分别占全国煤层气资源地质总量的38.8%、28.8%和32.4%。从深度来看，1000m以浅、1000～1500m和1500～2000m的煤层气资源量分别为142708×10⁸m³，106112×10⁸m³和119299×10⁸m³(图6－4)。1000m以浅和1000～1500m的煤层气可采资源量分别为62713.3×10⁸m³和45991.6×10⁸m³，所占比例分别为57.7%和42.3%，1500～2000m深度范围内不计算煤层气可采资源量。

我国煤层气资源大区的深度分布不同。其中，东部区煤层气资源分布在浅层较多，1000m以浅的煤层气地质资源量为54207.62×10⁸m³，占东部区的47.89%;中部区以1500～2000m深度范围内的煤层气资源较多，占中部区煤层气资源总量的41.43%;西部区以1500～2000m深度范围内的煤层气资源较多，占西部区的38.23%;南部区以1000m以浅的煤层气为主，占南部区的61.03%。