中國煤層氣成藏地質(zhì)

前言

　　國家973計(jì)劃煤層氣項(xiàng)目，將出版《煤層氣成藏機(jī)制及經(jīng)濟(jì)開采基礎(chǔ)研究叢書》（共11卷），內(nèi)容包括煤層氣基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀、煤層氣的生成與儲(chǔ)集、煤層氣成藏機(jī)制及富集規(guī)律、中國煤層氣資源潛力、煤層氣地震勘探技術(shù)、煤層氣經(jīng)濟(jì)高效開采方法等諸多方面的基礎(chǔ)理論及應(yīng)用基礎(chǔ)問題，涵蓋面相當(dāng)廣泛，是一項(xiàng)很有意義的系統(tǒng)科學(xué)工程。項(xiàng)目首席科學(xué)家讓我為該套叢書作序，欣然應(yīng)命，特寫以下文字，以示支持和祝賀。　　煤層氣是一種重要的非常規(guī)天然氣資源。美國在20世紀(jì)80年代實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤層氣的商業(yè)性開發(fā)利用，建立起具有相當(dāng)規(guī)模的煤層氣產(chǎn)業(yè)。中國是個(gè)煤炭資源大國，煤層氣資源也相當(dāng)豐富。據(jù)最新預(yù)測(cè)結(jié)果，全國煤田埋深2000m以淺范圍內(nèi)，擁有的煤層氣資源量為31×1018m3（褐煤未包括在內(nèi)），與我國陸上常規(guī)天然氣資源量大致相當(dāng)；若將褐煤中的煤層氣也計(jì)算在內(nèi)，數(shù)量則更加可觀。從我國化石能源資源的稟賦條件和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求來看，煤層氣是繼煤炭、石油、天然氣之后我國在新世紀(jì)最現(xiàn)實(shí)的接替能源；同時(shí)開發(fā)利用煤層氣在解除煤礦瓦斯災(zāi)害隱患、保護(hù)大氣環(huán)境方面也具有十分重要的作用?！　∥覈鴱?0世紀(jì)80年代開始進(jìn)行現(xiàn)代煤層氣技術(shù)研究及開發(fā)試驗(yàn)工作，截至2004年上半年，在全國境內(nèi)已施工各類煤層氣井近250口，建成柳林、潘莊、大城、淮南等10余個(gè)煤層氣開發(fā)試驗(yàn)井組，其中阜新劉家、晉城潘莊、沁水柿莊等3個(gè)井組已進(jìn)行商業(yè)性煤層氣生產(chǎn)；在煤儲(chǔ)層特征研究、煤層氣資源評(píng)價(jià)等基礎(chǔ)研究以及無煙煤煤層氣開發(fā)等方面也取得了可喜的進(jìn)展。但總體上說，我國煤層氣產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程緩慢，不能滿足國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要?！　∶簩託獠煌诔Ｒ?guī)天然氣。它在地球化學(xué)特征、儲(chǔ)集性能、成藏機(jī)制、流動(dòng)機(jī)理、氣井產(chǎn)量動(dòng)態(tài)等方面與常規(guī)天然氣有明顯差別，必須要用不同于常規(guī)油氣的理論和方法來指導(dǎo)煤層氣的勘探與開發(fā)。同時(shí)，由于中國大陸是由幾大板塊經(jīng)多次碰撞、拼合而成，至今仍受歐亞、印度、太平洋三大板塊運(yùn)動(dòng)的共同作用影響；中國的聚煤期多、延續(xù)時(shí)間長，煤田遭受的后期改造次數(shù)多、作用強(qiáng)烈，因而鑄就了中國煤層氣地質(zhì)條件的復(fù)雜性和多樣性。因此，在北美單一大陸板塊環(huán)境下產(chǎn)生的美國煤層氣理論不完全適應(yīng)中國的情況。　　建立符合中國地質(zhì)特征的煤層氣基礎(chǔ)理論，為形成中國煤層氣產(chǎn)業(yè)提供科學(xué)技術(shù)支撐，是中國科技工作者面臨的緊迫任務(wù)。

內(nèi)容概要

　　煤層氣是一種以吸附態(tài)為主儲(chǔ)集在煤層中的非常規(guī)天然氣，在成藏機(jī)理和富集規(guī)律方面與常規(guī)天然氣有很大的區(qū)別。本書主要內(nèi)容包括：煤層氣成藏演化過程與成藏機(jī)制；高低煤階煤層氣成藏機(jī)理對(duì)比；煤層氣富集主控因素及富集規(guī)律；煤層氣富集區(qū)評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。本書針對(duì)目前國內(nèi)外煤層氣成藏研究存在的關(guān)鍵問題，從煤層氣藏的涵義、邊界類型入手，再到富集區(qū)預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，對(duì)煤層氣藏的特征和成藏特點(diǎn)做了詳盡的闡述，全書系統(tǒng)性強(qiáng)，內(nèi)容豐富，是一本實(shí)用的煤層氣地質(zhì)理論著作。    本書適合煤層氣研究人員和相關(guān)專業(yè)人員閱讀，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)的參考用書。

書籍目錄

序序二前言第一章  煤層氣藏的涵義、邊界及類型  第一節(jié)  煤層氣藏的涵義及與常規(guī)氣藏的差異    一、煤層氣藏的涵義    二、煤層氣藏與常規(guī)天然氣藏的差異性對(duì)比  第二節(jié)  煤層氣藏的邊界及類型    一、煤層氣藏邊界    二、煤層氣藏類型第二章  煤層氣成藏機(jī)制  第一節(jié)  煤層氣成藏研究的理論基礎(chǔ)    一、吸附勢(shì)理論    二、煤層氣溶解分餾機(jī)理及應(yīng)用  第二節(jié)  典型煤層氣藏解剖    一、沁水盆地南部煤層氣成藏過程與成藏機(jī)制    二、鄂爾多斯盆地東緣柳林地區(qū)煤層氣成藏過程與成藏機(jī)制    三、阜新盆地王營一劉家低煤階煤層氣成藏過程與成藏機(jī)制  第三節(jié)  煤層氣的成藏過程    一、煤層氣的生成和吸附階段    二、煤層的吸附能力增加階段    三、煤層氣的保存階段  第四節(jié)  煤層氣成藏模式    一、中高煤階富集成藏模式    二、低煤階有利煤層氣成藏模式第三章  高低煤階煤層氣成藏機(jī)理對(duì)比及成藏有利條件分析  第一節(jié)  高低煤階煤層氣藏形成的氣源條件對(duì)比    一、高煤階煤層氣成因    二、低煤階煤層氣成因    三、煤變質(zhì)作用類型引起的煤層氣成因差異  第二節(jié)  高低煤階煤層氣藏形成的儲(chǔ)集條件對(duì)比    一、孔隙結(jié)構(gòu)特征對(duì)比    二、滲透性特征對(duì)比    三、吸附性特征對(duì)比  第三節(jié)  高、低煤階煤層氣藏形成的賦存狀態(tài)對(duì)比    一、吸附煤層氣    二、游離煤層氣    三、溶解煤層氣    四、儲(chǔ)集氣量    五、煤層氣三態(tài)平衡  第四節(jié)  高、低煤階煤層氣藏水文地質(zhì)條件對(duì)比    一、水動(dòng)力物理模擬實(shí)驗(yàn)研究    二、高、低煤階煤層氣地下水地球化學(xué)特征  第五節(jié)  高、低煤階煤層氣成藏過程對(duì)比第四章  煤層氣富集主控因素及富集規(guī)律  第一節(jié)  構(gòu)造演化對(duì)煤層氣成藏的控制作用    一、構(gòu)造演化對(duì)煤層氣成藏的控制機(jī)理和控制模式    二、構(gòu)造演化對(duì)煤層氣成藏控制實(shí)例分析與應(yīng)用  第二節(jié)  水動(dòng)力對(duì)煤層氣成藏的控制作用    一、滯流區(qū)富氣機(jī)制與應(yīng)用    二、徑流區(qū)水對(duì)煤層氣的破壞機(jī)制與應(yīng)用  第三節(jié)  封閉條件對(duì)煤層氣富集的控制作用    一、頂、底板及上覆有效厚度的封閉性    二、煤層氣藏封閉條件實(shí)例分析  第四節(jié)  煤層氣向斜富集規(guī)律    一、煤層氣向斜富集的實(shí)例    二、煤層氣向斜富集的機(jī)理    三、煤層氣向斜富集規(guī)律的地質(zhì)意義第五章  煤層氣富集區(qū)評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)  第一節(jié)  煤層氣富集區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系    一、煤層氣富集區(qū)關(guān)鍵因素分析    二、煤層氣富集區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立  第二節(jié)  煤層氣富集區(qū)優(yōu)選評(píng)價(jià)方法體系    一、煤層氣富集區(qū)優(yōu)選評(píng)價(jià)思路    二、煤層氣富集區(qū)優(yōu)選評(píng)價(jià)方法體系的建立  第三節(jié)  煤層氣富集區(qū)優(yōu)選評(píng)價(jià)系統(tǒng)的應(yīng)用    一、典型含煤層氣盆地地質(zhì)概況    二、典型實(shí)例——以鄂爾多斯盆地為例    三、典型盆地煤層氣富集區(qū)優(yōu)選結(jié)果參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　從該區(qū)煤層氣中CO2含量等值線和煤層甲烷碳同位素值等值線圖（圖2.16）可以看出：沿著水流方向，埋深不斷增加，CO2在煤層氣中的百分含量不斷增加，CH4的碳同位素值也在不斷升高。由此可見，亨利定律以及相似相溶理論可以很好地解釋煤層氣溶解分餾過程中存在的分餾效應(yīng)?！　〉诙?jié) 典型煤層氣藏解剖　　煤層氣藏作為煤層氣聚集的最小單元，其成藏機(jī)理研究具有重要意義。一套完善的煤層氣成藏機(jī)理理論和研究方法，有助于深入分析與把握煤層氣的富集規(guī)律；有助于更好的借鑒常規(guī)天然氣評(píng)價(jià)、勘探選區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，選擇出最佳目標(biāo)區(qū)，指導(dǎo)煤層氣的勘探和開發(fā)。　　煤層氣藏的形成是一個(gè)漫長的地質(zhì)過程，下面以沁水盆地南部高煤階煤層氣藏、鄂爾多斯盆地東緣柳林地區(qū)中煤階煤層氣藏和阜新盆地低煤階煤層氣藏為重點(diǎn)，從成藏條件和成藏過程兩方面對(duì)其形成機(jī)理進(jìn)行闡述?！　∫?、沁水盆地南部煤層氣成藏過程與成藏機(jī)制　　沁水盆地位于山西省中南部，周邊分別為太行山、中條山、呂梁山和五臺(tái)山隆起。石炭一二疊紀(jì)華北克拉通接受了廣泛的含煤沉積后，由于印支運(yùn)動(dòng)，特別是燕山運(yùn)動(dòng)的作用，使地層抬升遭受剝蝕，形成多個(gè)晚古生代殘留盆地，沁水盆地即為其中之一。該殘留盆地總體上為一走向北北東的寬緩復(fù)式向斜。其南部地區(qū)是我國重要的煤層氣勘探區(qū)，蘊(yùn)藏著豐富的煤層氣資源。區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單，斷層稀少，地層傾角為5。左右，寬緩的北北東和近南北向次級(jí)褶曲發(fā)育。在印支期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為南北向的水平擠壓應(yīng)力場(chǎng)，但影響不大，沒有留下明顯的構(gòu)造形跡。燕山期為北西-南東向近水平擠壓應(yīng)力場(chǎng)，形成了北北東、北東向次級(jí)褶皺構(gòu)造，成為主要控氣構(gòu)造類型，富氣帶就是沿次級(jí)向斜軸部呈北北東向展布的（劉煥杰，1998）。喜馬拉雅期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以北西-南東向近水平伸展應(yīng)力場(chǎng)為主，形成一系列規(guī)模較小的近南北向次級(jí)褶皺，常構(gòu)成煤層氣局部富氣中心。主要煤層為山西組的3號(hào)煤和太原組的15號(hào)煤?！　。ㄒ唬┟簩託獠氐膭澐帧　「鶕?jù)煤層氣藏邊界類型劃分方案，將沁水盆地南部煤層氣藏的范圍定為地下水分水嶺以南，封閉性的寺頭斷層以東，煤層露頭以西和以北地區(qū)（圖1.2）。對(duì)于盆地東部和南部邊界來說，由于煤層的風(fēng)氧化帶深度為180m，根據(jù)計(jì)算出的水動(dòng)力邊界的深度為130m，取風(fēng)氧化帶邊界為該煤層氣藏的東部和南部邊界。

編輯推薦

　　《中國煤層氣成藏地質(zhì)》科學(xué)界定了煤層氣藏的涵義并揭示了五類地址邊界的作用機(jī)理；揭示了高低煤階在氣源條件、物性條件、賦存特征、水動(dòng)力條件和成藏過程上的差異性，為在不同地質(zhì)背景的含煤盆地煤層氣富集區(qū)的預(yù)測(cè)提供了科學(xué)依據(jù)；提出了煤層氣向斜富集規(guī)律以及富集機(jī)制，對(duì)于認(rèn)識(shí)煤層氣分布規(guī)律、提高資源探明率、指導(dǎo)煤層氣的勘探具有指導(dǎo)作用；建立了煤層氣勘探開發(fā)目標(biāo)區(qū)多層次綜合遞進(jìn)評(píng)價(jià)方法。優(yōu)選出九個(gè)煤層氣勘探開發(fā)有利目標(biāo)區(qū)。

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