中国煤层气的发展前景和趋势

中国石油勘探开发研究院廊坊分院2010年4月中国煤层气的发展前景和趋势一、中国煤层气地质条件的特殊性二、煤层气资源分布三、煤层气勘探开发现状四、中国煤层气发展前景和趋势提纲1.板块构造复杂，国外煤层气经验理论存在局限性，研究难度大1、小地块拼合中朝板块最大，仅为俄罗斯克拉通地块1/5，北美克拉通地块的1/12。2、地块多期聚合元古代中朝、扬子、塔里木板块；古生代古亚洲洋、古特提斯洋；三叠纪中国大陆各地块；中、新生代青藏各地块3、周边板块活动性强劳亚：J3-K1冈瓦纳：Pz,T,K-E2,N-Q太平洋：J,E2-34、板块内部变形作用强基本属大陆地块边缘，各种弱化面多期、多种方式活动，使内部构造比国外极为复杂。2.含煤层气盆地一般经历了多期构造运动，盆内构造复杂沁南煤层气埋藏演化图地质时代构造期次煤层最大埋深（m）阶段特征C-T海西晚期～印支期4500慢速、快速埋藏J1-J2印支~燕山早期3500埋深稳定和波动，抬升剥蚀J3-K1燕山中期~晚期3200埋深显著减小，构造抬升和构造热事件K2-Q喜山期〈1500煤层埋深减小，构造分异明显鄂尔多斯盆地吉县－韩城煤层气埋藏演化图地质时代构造期次煤层最大埋深（m）阶段特征C-T海西晚期～印支期3100慢速、快速埋藏J1-J2印支~燕山早期2500埋深稳定和波动J3-K1燕山中期~晚期3000埋深显著减小，构造抬升和构造热事件K2-Q喜山期〈1500煤层埋深持续减小，构造分异明显3.成煤期多，储层非均质性强主要成煤期：早第三纪；侏罗白垩纪；早中侏罗纪；晚三叠纪；晚二叠纪；石炭二叠纪；早石炭纪。各成煤期地质构造复杂，成煤环境复杂，煤层气成藏条件复杂。中国煤层气含量分布的基本特点：南高北低，东高西低。平均气含量(干燥无灰基)：华南的煤矿区多在10-15m3/t，松藻矿区高达27.1m3/t；华北的煤矿区，除山东省外，多在5-10m3/t，其中阳泉、晋城、焦作、鹤壁和安阳矿区较高；东北的煤矿区，除红阳和抚顺较高外，一般较低，为4-6m3/t。4.含气量分布不均，含气饱和度总体上较低4.含气量分布不均，含气饱和度总体上较低全国115个目标区煤层平均含气量4-27.1m3/t之间，平均为9.76，平均含气饱和度为20-91%，平均为45%，聚气区聚气带含气量/m3.t-1含气饱和度/%聚气区聚气带含气量/m3.t-1含气饱和度/%华北华北北缘15.659东北三江-穆棱河6.349京唐10.056松辽-辽西9.050冀中平原8.030~50浑江-红阳16.167太行山东15.553西北柴北-祁连5.929沁水9.538准南6.331霍西5.0＜30塔北4.0＜30大同-宁武6.0＜30华南下扬子北缘6.746鄂尔多斯东缘8.043湘中-赣中14.258渭北10.147东南7.134鄂尔多斯西部5.2＜30上扬子北缘13.2＞50桌贺8.038川东12.772豫西12.960川南-黔北8.943徐淮7.131滇东-黔西9.853豫北-鲁西9.8＜30黔桂8.440渡口-楚雄4.8＜30全国各煤层气聚气区煤层平均含气性统计结果煤层含气性要素聚气区华北聚气区华南聚气区东北聚气区西北聚气区含气量/m3.t-19.311.49.16.0含气饱和度/%42525330中国主要聚气区煤层平均含气性统计结果煤层含气性要素主要聚煤区石炭-二叠纪晚二叠世晚三叠世早-中侏罗世早白垩世第三纪含气量/m3.t-19.410.911.56.06.412.0含气饱和度/%435054344853中国煤储层试井渗透率测值变化于0.002～16.17md，平均为1.27md，以0.1～1md为主。渗透率小于0.1md的占35％；0.1～1md之间的占37％；大于1md的层次占28％。小于0.01md和大于10md的均较少。渗透率在5md以上的煤储层仅分布在华北的韩城、柳林、寿阳；渗透率介于1～5md的煤储层分布范围相对较广，包括韩城、柳林、寿阳、晋城、淮北、淮南、焦作、哆峰、铁法、平顶山等，其它地区煤储层渗透率均低于1md。5.渗透率普遍偏低，总体上小于1md美国黑勇士盆地绝对渗透率多在1～25md之间；圣胡安盆地部分高压区煤层绝对渗透率为5～15md；粉河盆地煤储层渗透率非常有利，割理（裂隙）渗透率在35-500md。1红阳煤田2大同煤田3沁水盆地4河东煤田5渭北煤田6安鹤煤田7平顶山煤田8永夏煤田9荥巩煤田10淮北煤田11淮南煤田5.渗透率普遍偏低，总体上小于1md储层压力参数储层压力状态压力梯度(kPa/m)压力系数低压异常(欠压)＜9.3＜0.95正常9.3～10.30.95～1.05高压异常(超压)＞10.3＞1.05我国32个矿区煤层气试井结果表明:•超压状态占33.2%；正常压力状态占21.9%；欠压状态占45.3%。6.煤储层压力低，煤层气降压解吸难度较大0481216沈北铁法阜新红阳开滦大城峰峰安阳鹤壁焦作平顶山淮南淮北阳泉西山霍东晋城吴堡柳林韩城涟邵丰城压力梯度/kPa.m-1聚气带目标区储层压力状态聚气带目标区储层压力状态松辽－辽西铁法欠压－高压鄂尔多斯东缘离柳－三交正常－高压沈北正常吴堡正常阜新欠压渭北韩城正常－超压浑江－红阳红阳正常－超压沁水阳泉－寿阳欠压－正常湘中－赣中丰城欠压霍东欠压豫西平顶山高压晋城欠压徐淮淮南欠压－高压太原西山正常－超压淮北欠压太行山东峰峰欠压－高压冀中平原大城欠压－正常安阳－鹤壁欠压京唐开滦欠压焦作欠压6.煤储层压力低，煤层气降压解吸难度较大一、中国煤层气地质条件的特殊性二、煤层气资源分布三、煤层气勘探开发现状四、中国煤层气发展前景和趋势提纲41个聚煤盆地，2000m以浅的煤层气资源量为约36.8万亿立方米。9个主要盆地资源量大于1万亿方，合计28万亿方，占全国76%1.中国煤层气资源量大、分布相对集中煤层气资源量大区分布直方图2.中国煤层气资源大区分布东部煤层气地质资源量最大，占31%，其次是中部和西部，各占28%，南方占13%，青藏最少，仅0.01%。2.盆地分布资源集中分布在大型含气盆地（群），约占84.2%煤层气资源盆地分布直方图3.中国煤层气资源不同类型盆地分布2.盆地分布在9个I类煤层气盆地中，鄂尔多斯最大，约占31.8%，其次是沁水、准噶尔、滇东黔西。主要含气盆地煤层气资源分布直方图4.中国主要盆地煤层气资源分布5.中国煤层气资源层系分布特点侏罗系煤层气为主，其次是石炭-二叠系，还有少量的三叠系煤层气。中生界的煤层气资源占总地质资源量的55.72%，其次是古生界煤层气，约占44.18%。煤层气资源深度分布直方图7.中国煤层气资源深度分布228.中国煤层气资源煤阶分布全国煤层气有效矿业权99个煤层气探矿权95个，总面积约6.5万平方公里，煤层气探矿权分布在17个省。煤层气探矿权人25个，包括3家中直企业，22家地方煤层气企业。煤层气采矿权4个，总面积约450平方公里，采矿权仅分布在山西、辽宁省。采矿权人为中国石油天然气股份有限公司、辽宁省铁法煤业集团有限责任公司等。涉外煤层气探矿权20余个，分布在9个省，总面积2.3万平方公里。9.中国煤层气资源矿权分布一、中国煤层气地质条件的特殊性二、煤层气资源分布三、煤层气勘探开发现状四、中国煤层气发展前景和趋势提纲1.中国煤层气勘探开发历程1987年，石油、地矿、煤炭系统在30多个煤层气目标区开展前期研究和技术探索1994年，中石油成立煤层气经理部开展全国选区评价和勘探技术研究与试验1996年，中联煤层气公司成立，专营煤层气勘探开发2004年，晋煤集团成立蓝焰公司，由煤层气井下抽采向地面开发进军2006年，中石油成立华北油田煤层气分公司，实施沁水盆地煤层气开发工作2008年，中石油成立煤层气公司，全面推进煤层气勘探开发工作1987-19931994-20002001-2005资源评价技术探索优选有利目标技术储备沁水、阜新盆地开发试验沁水、鄂尔多斯煤层气田规模开发前期研究勘探选区开发试验规模开发2006-至今中国煤层气勘探开发阶段2.中国煤层气勘探开发主力军目前30余个单位及国外在华公司进行煤层气勘探开发中石油中石化煤炭系统大专院校国外公司廊坊分院：综合研究、勘探、开发前期华北油田：沁水勘探开发长城公司：阜新开发、对外技术服务煤层气公司：沁水以外勘探开发对外合作勘探院：国家煤层气973项目中联煤：矿权内勘探开发、对外合作煤科院西安、重庆分院：科研瓦斯治理山西晋煤、阳煤、潞煤集团：沁水开发贵煤、四川煤田局：六盘水、古舒勘探河南煤层气公司：两淮、焦作、平顶山华东公司：和顺、伊犁等勘探开发勘探开发研究院：资源评价、综合研究新疆煤田地质局、准东煤层气勘探地大北京、武汉：实验室、科研（）矿大徐州、北京：实验室、科研（）龙门、亚美大陆、格瑞特、亚太、BP奥瑞安、富地、远东、博雅：技服或勘探3.中国煤层气勘探现状在48个煤层气勘探区进行了煤层气勘探、评价。遍布全国14个省（区）山西28个勘探项目（引自叶建平2008煤层气年会）单位名称含气面积(km2)探明储量(108m3)可采储量(108m3)中国石油526.10894.82447.07中联公司164.20402.18218.38铁法煤业135.4977.3038.65阳泉煤业94.04191.3475.06东宝能81.80158.7971.45港联4.193.611.80其它127.74124.3685.45全国1133.561852.40937.86截止2009年底3.中国煤层气勘探现状探明储量4.中国煤层气开发现状钻井数量：截止2009年底，全国累计钻井3713口（含102口水平井），其中开发排采井1682口。截止2009年底，全国共开采煤层气69.2亿方，其中井下抽采61.7亿方，地面开采7.5亿方（年产量晋煤4.0亿方，中石油2.1亿方，中联0.9亿方，其它0.5亿方），仅占11%。沁水盆地南部区内现有中国石油、晋煤、亚美大陆等多家公司开展了煤层气开发及产能建设工作。2009年底产能超过15亿方，实现了60万方/天管线外输。4.中国煤层气开发现状煤层气开发产业化初具规模一期处理能力10亿方/年，预留20亿方/年扩建能力的场地山西煤层气中央处理厂进口压力：1.0Mpa出口压力：6.0Mpa脱水装置：150万m3/d三甘醇脱水装置2套增压装置4套（3开1备）：日处理能力150万m3装置2套，50万m3装置2套2009年樊庄区块实现工业气量1.9亿方，商品气量0.64亿方目前，每天约60万m3煤层气经阳城增压站进入西气东输主管道4.中国煤层气开发现状（1）中石油樊庄区块实现商业化运营（2）中石油成庄-郑村区块形成1.5亿方井口生产能力2009年4月，华北油田接收中联煤成庄-郑村区块区内完成二维地震100km，完钻直井194口（压裂71口），羽状水平井3口，已具备1.5亿方井口生产能力成庄-郑村区块范围及位置成庄-郑村区块地面配套工程示意图4.中国煤层气开发现状阜新盆地刘家试采区块(下白垩统阜新组)煤层埋深657-965.7m,厚24.5-79.5m,含气量7.2-9.8m3/t，吸附饱和度85%-96%；煤层渗透率0.47-0.32mD；含气面积20km2，煤层气总资源量71亿方。共钻井52口（阜新矿业集团17口,辽河油田35口），单井日产气1300-5000m3,平均2500m3，年产气0.3亿方,已累计销售4500万m3。4.中国煤层气开发现状长焰-气煤，埋深800余m，单层厚10m,含气面积20.5km2，含气量8-12m3/t，煤层气资源量93亿方。钻井8口，其中探井2口，开发井6口，全投产，年产0.1亿方。4.中国煤层气开发现状铁法盆地5.初步掌握了一些煤层气开发技术多分支水平钻井技术；轻型钻机空气钻井技术；煤层气井压裂排采技术；煤层气井压裂裂缝监测技术；煤层气产量数值模拟技术；煤层气测井评价技术；煤层绳索取心技术；6.总结出一些煤层气地质理论认识打破国外中煤阶成藏优势论，在高煤阶、低煤阶领域取得突破畅通型解吸：降压速率接近最大