中國煤成氣勘探領域廣闊

摘 要

摘要：在分析了中國煤成氣的勘探現狀基礎上，指出中國煤成氣資源十分豐富、基礎雄厚，已成為中國最重要的天然氣資源之一，目前煤成氣勘探尚處在初期、儲量快速增長階段；未來中國煤成
摘要：在分析了中國煤成氣的勘探現狀基礎上，指出中國煤成氣資源十分豐富、基礎雄厚，已成為中國最重要的天然氣資源之一，目前煤成氣勘探尚處在初期、儲量快速增長階段；未來中國煤成氣主要存在五類勘探領域，近期尋找大型煤成氣田重點勘探區帶有15個；中國天然氣儲量的快速增長將主要依賴煤成氣儲量的大幅增長，煤成氣儲量在天然氣儲量增長中占絕對優勢地位。隨著時空的推移，煤成氣的勘探地域范圍將會不斷拓展，陸、海兩大煤成氣聚集區將會形成并駕齊驅的格局，迎來煤成氣快速發展的新時代。采用翁氏旋回理論及其預測模型，預測了中國煤成氣儲量將呈現高速增長的態勢，儲量增長最高值將在2025年前后出現，高峰期年增探明天然氣地質儲量在6000×108m3，煤成氣最終探明儲量將超過20×1012m3。
關鍵詞：中國；煤成氣；天然氣；勘探前景；展望；重點勘探區帶；儲量
0 引言
    煤成氣是指由煤系中的煤、泥炭和腐殖型暗色泥巖生成的天然氣。筆者在此所述的煤成氣是指由煤系生成而運移出來的天然氣，不包括煤層吸附氣和煤田氣。
    煤成氣地質理論的引入、發展和應用促進了中國煤成氣勘探工作快速發展，煤成氣理論成為中國天然氣儲量強勁增長的主要動力之源，也為中國天然氣工業實現跨越式發展起了巨大的推動作用。20世紀90年代以前，中國探明煤成氣儲量不足1000×108m3，煤成氣探明儲量占天然氣總探明儲量比例小于10%。20世紀90年代以后，長慶、塔里木、四川三大氣區煤成氣勘探快速發展。截止到2007年底，上述3大氣區發現煤成大中型氣田31個(含中石化)，探明地質儲量30605.6×108m3。與此同時，鶯歌海、東海、珠江口、吐哈、柴達木盆地的煤成氣勘探也相繼取得戰略突破，近幾年來松遼盆地北部、南部深層、川中廣安-合川-潼南-安岳、準噶爾盆地陸東地區先后形成千億立方米以上規模儲量的大氣區，東海、珠江口盆地已形成千億立方米規模儲量大氣區雛形。
在各類成因的天然氣中，煤成氣勘探形勢最好、發展速度最快。我國目前在12個盆地(鄂爾多斯、塔里木、四川、松遼、瓊東南、鶯歌海、東海、珠江口、準噶爾、柴達木、渤海灣華北和吐哈)找到了儲量相當可觀的煤成氣，且煤成氣探明儲量自2000年以來增長速度越來越快(圖1)，年均新增儲量接近3750×108m3，2007年更是以驚人的速度增長，煤成氣探明儲量高達5015×108m3。煤成氣對中國天然氣探明儲量年增長貢獻率不斷上升。
 
1 中國煤成氣資源基礎雄厚
    中國煤成氣資源十分豐富，這一觀點已被目前發現的煤成氣大氣田和大氣區充分證實。我國煤炭資源豐富，居世界前列，具有多期成煤、多旋回的大型隱伏含煤盆地、含煤地層分布面積大、煤系厚度大等多種有利條件，為煤成氣的形成與富集提供了得天獨厚的地質條件和雄厚的資源基礎，預示著我國煤成氣資源的巨大勘探潛力[1]。
   20世紀70年代，我國石油地質家對煤成氣還了解不多，只有少數學者開展專門研究。1978年第一次全國油氣資源評價預測時，曾預測我國煤成氣的資源量有10.8×1012m3，當時對此還有不同認識和疑慮。經過近30年的研究和勘探，目前煤成氣已被廣大地質家所重視，對煤成氣的理論認識也有了新的發展，煤成氣資源已成為我國最重要的天然氣資源之一。
   “六五”期間對中國主要含煤盆地的煤成氣資源前景和勘探方向作了較全面的評價和預測，其中一些有利地區現已發現大氣田。綜合10多個盆地評價成果，資源量達11.3×1012m3(中值，表1)；“七五”期間總結了我國煤成氣形成條件和富集規律，預測了全國煤成氣遠景資源量約15×1012m3，“八五”和“九五”預測全國煤成氣遠景資源量在20×1012m3以上，近年來預測全國煤成氣遠景資源量在36.8×1012m3，隨著勘探的深入和地質認識的深化，煤成氣的資源量還會不斷增大，也為煤成氣勘探不斷取得新的重大突破和儲量的高速、高效增長奠定雄厚的資源基礎。
表1 我國主要含煤盆地煤成氣資源量匯總表煤成氣資源量
盆地或凹陷
面積(104km2)
煤成氣資源量(108m3)
最小值(概率90%)
中值(概率50%)
最大值(概率10%)
鄂爾多斯盆地
25.83
22741
33823
43873
華北盆地
17.54
10430
17117
31906
四川盆地
16.34
8929
14880
21891
準噶爾盆地
13.20
5271
19449
43944
塔里木盆地
55.20
4854
14322
38171
吐魯番盆地
5.00
674
3796
12216
楚雄盆地
3.40
1701
2903
4206
德惠凹陷
0.11
89
360
770
梨樹凹陷
0.13
33
244
893
沁水盆地
2.60
83
157
300
柴達木盆地
12.00
201
987
4413
瓊東南盆地(崖斷陷)
0.13
2528
4974
7936
合計
151.48
57534
113014
210519
2 煤成氣重點勘探領域廣、區帶多
   煤成氣是我國天然氣的重要組成部分，也是我國天然氣勘探潛力巨大的領域[2]。煤成氣勘探盆地具備形成1×1012m3以上儲量規模的盆地有6個(鄂爾多斯、塔里木、四川、東海、鶯歌海、瓊東南盆地)，具備形成1×1012m3儲量規模的大氣區領域有4個(鄂爾多斯盆地上古生界中東部、庫車前陸沖斷帶、四川盆地大川中地區、塔西南前陸沖斷帶)，具備形成3000×108～5000×108m3儲量規模的大氣區領域有3個(徐家圍子斷陷、陸東-五彩灣地區、川西前陸沖斷帶)，具備形成1000×108～3000×108m3儲量規模的大氣區領域有8個(松遼盆地長嶺斷陷、準噶爾南緣前陸沖斷帶、柴達木盆地柴北緣沖斷帶、東海盆地浙東坳陷西湖凹陷中南部及西斜坡、臺西盆地新竹凹陷、臺西盆地澎湖隆起和臺西南盆地、珠江口盆地珠-坳陷南坡及東沙隆起北部、鶯歌海盆地中央坳陷泥拱底辟帶和鶯東斜坡、瓊東南盆地西部瓊西披覆背斜帶和松濤36-1構造帶)。近期中國尋找煤成氣大型氣田有15個重點勘探區帶，典型重點區帶分述如下[3～4]。
2.1 鄂爾多斯盆地上古生界
    上古生界烴源巖為湖泊相含煤建造，華北克拉通盆地形成了一套穩定分布的“廣布型”煤系地層，現今鄂爾多斯盆地近25×104km2煤系地層為殘留分布，“廣布型”煤系造就了“廣布型”煤成氣滿盆分布的特點。
    上古生界儲集層發育大型河流三角洲砂體，主要表現為低孔、低滲透、低產特征，局部地區具有高孔、高滲透、高產特點，產氣層以石盒子組盒8段為主，山西組、太原組、本溪組為輔。石炭系本溪組、太原組儲層主要為一套海相淺水三角洲-潮道砂巖沉積。二疊系山西組自下而上發育山2、山1兩個儲層段，以三角洲分流河道及河口壩沉積為主。二疊系下石盒子組自下而上發育盒8、盒7、盒6、盒5等4個儲層段。下石盒子組砂巖儲集層為平原河流相沉積，入湖三角洲不發育，河流發育在盆地北部。二疊系上石盒子組主要構成盆地區域性的蓋層，氣藏類型為砂巖巖性地層氣藏。截至2007年底，上古生界探明天然氣地質儲量14618×108m3。目前已發現蘇里格、靖邊、大牛地、榆林、神木、子洲、烏審旗等7個儲量規模超1×1011m3的大氣田，其中蘇里格氣田已成為全國首個探明儲量規模超過1×1012m3的大氣田，具有形成2×1012m3規模儲量的勘探前景；盆地東部具有形成1×1012m3規模儲量的勘探前景，整個上古生界具備形成4×1012～6×1012m3大氣區的資源基礎。
2.2 塔里木盆地庫車前陸沖斷帶
    庫車坳陷主要發育上三疊統黃山街組、塔里奇克組湖沼相煤系氣源巖，前陸沖斷帶鹽下發育成排成帶的構造圈閉，且上覆鹽膏層厚度大、分布廣，新近系-白堊系區域性儲蓋組合良好且分布廣泛，主要生烴期與構造圈閉形成期相匹配，構造圈閉面積大、資源量大，成藏條件優越。目前已探明克拉2、迪那2等2個儲量超1×1011m3級規模的大氣田，大北1氣田儲量規模預計超過1×1011m3，前陸沖斷帶深層也取得重大突破，大北3、克深2井獲高產氣流。截至2007年底，前陸沖斷帶探明天然氣地質儲量5400×108m3。克拉蘇構造帶、秋里塔格構造帶是庫車坳陷天然氣最富集的構造帶，克拉蘇構造帶是一個擁有超1×1012m3煤成氣資源規模的大氣區，具有再次發現1×1011m3以上規模大氣田的可能，通過進一步加強勘探，庫車坳陷前陸沖斷帶近期還會發現一批大氣田，具備形成2×1012～3×1012m3大氣區的勘探潛力。
2.3 四川盆地大川中地區
    四川盆地上三疊統除川東高陡構造及蜀南南部出露外，絕大部分保存較好，可供勘探的面積約11×104km2。大川中地區晚三疊世須家河組整套煤系具有東淺西深、東薄西厚的特點，煤成氣資源十分豐富。川中-川南地區須家河組縱向上有多套生、儲蓋組合，大川中地區須家河組受穩定多物源充足供給地形影響，三角洲分流河道砂廣泛發育、相互疊置，形成大規模有利儲集砂體區，儲層累計厚度大，分布范圍廣，區域構造平緩、穩定，保存條件好，以構造-巖性氣藏為主，具備形成大面積、大型巖性氣藏的有利地質條件。
    近兩三年川中地區上三疊統前陸層序的大面積構造-巖性氣藏勘探取得重大突破，在川中廣安、蓮池、充西、川中-川南過渡帶的潼南、安岳、合川、河包場-界石場等區塊的須家河組都取得重要新發現和新進展，已拿下廣安、合川等千億立方米規模大氣田，進一步證實“大川中”地區須家河組具有大面積整體連片含氣的特點，開辟了川中新的大氣區。截至2007年底，大川中地區探明天然氣地質儲量2767×108m3。整個大川中地區上三疊統須家河組具備形成1×1012～2×1012m3大氣區的勘探潛力。
2.4 塔里木盆地塔西南前陸沖斷帶
    塔西南前陸盆地處于特提斯構造域油氣富集帶的東延部分，具有良好的成氣大地構造背景，發育石炭、二疊系和侏羅系三套煤系烴源巖，發育5套儲蓋組合，白堊系一下第三系為最有利儲蓋組合，是今后煤成氣勘探的重點目的層，柯克亞背斜構造帶、固滿合什塔格背斜構造帶、甫沙-克里陽構造帶、蘇蓋特構造帶、烏恰構造帶是近期勘探有待突破的重點區帶。塔西南坳陷天然氣資源豐富，有利區帶和圈閉成排成帶分布，隨著地震技術和鉆井技術的不斷進步，該區有望成為塔里木盆地天然氣勘探的戰略接替區。截至2007年底，塔西南前陸沖斷帶探明地質儲量349×108m3，具備形成1×1012m3大氣區的資源基礎。
2.5 東海盆地浙東坳陷西湖凹陷中南部及西斜坡
    西湖凹陷氣源巖以始新統平湖組湖沼相-海陸交互相暗色泥巖及煤系為主，分布在凹陷中心且南厚北薄，漸新統花港組下段湖相泥巖夾煤系為次。主要儲集層為平湖組濱岸體系潮道砂、濱岸砂和三角洲體系水下分流河道砂體，蓋層為本組具生烴條件的泥巖，具備自生自儲自蓋，成藏條件優越；花港組濱湖砂體、湖泊三角洲砂體也是重要儲集體，花港組上部及中新統龍井組泥巖為其區域性蓋層，構成良好的儲蓋組合。在西湖凹陷西斜坡發育滾動背斜、斷背斜和斷塊，已發現平湖、寶云亭、武云亭氣田。在西湖凹陷中部、南部發育擠壓背斜，已發現春曉、斷橋、減雪氣田等，探明地質儲量726×108m3。浙東中央背斜帶和西部斜坡帶是海域近期煤成氣勘探取得儲量的現實地區，具備形成1×1011m3儲量以上的資源潛力，整個東海盆地具有形成2×1012～3×1012m3儲量規模潛在大氣區的資源潛力。
2.6 瓊東南盆地西部瓊西披覆背斜帶和松濤36-1構造帶[5]
    瓊東南盆地發育上、下第三系海相和陸相烴源巖。漸新統崖城組、陵水組濱海平原沼澤相煤層、碳質泥巖烴源巖，以陸源高等植物為主，成熟度為高成熟至過成熟。下第三系漸新統陵水組下部陵三段發育扇三角洲砂體，陵水組一段、三亞組、梅山組、黃流組發育海相砂巖儲集體，梅山組、三亞組、陵水組均有厚度較大的泥巖集中段，構成區域蓋層。位于盆地西部瓊西披覆背斜帶，包括崖城13-1和崖城21-1構造帶，是近期擴大海域勘探成果、拿儲量的現實區帶。位于松南凹陷內松濤36-1構造帶，預測淺層為常壓氣藏聚集帶，深層為高壓氣藏聚集帶，是近期突破的重點區帶。瓊東南盆地西部瓊西披覆背斜帶和松濤36-1構造帶，已探明地質儲量1038×108m3，具備形成1×1011～3×1011m3大氣區的勘探潛力，整個瓊東南盆地是一個1×1012m3儲量規模的潛在大氣區。
3 煤成氣勘探前景及儲量增長趨勢預測
   21世紀能源是天然氣快速發展的世紀，煤成氣理論體系的建立與完善，加速了中國天然氣工業的迅猛發展。中國天然氣儲量的快速增長將主要依賴煤成氣儲量的大幅增長，煤成氣儲量在天然氣儲量增長中占絕對優勢地位[6]。隨著時空的推移，中國煤成氣理論研究和勘探實踐還將不斷飛速向前發展，煤成氣的勘探地域范圍將會不斷擴大、空間將會不斷拓展，現實的勘探領域將會取得更大的進展，潛在的勘探領域將會不斷取得新的重大突破，陸、海兩大煤成氣聚集區將會形成并駕齊驅的格局，煤成氣在中國具有廣闊的發展前景。采用翁氏旋回理論及其預測法，對我國未來煤成氣儲量增長進行預測。
    翁氏旋回預測模型：一個體系具有從興起到衰亡的全過程稱為一個生命旋回。對生命總量有限體系，如非再生礦產資源，已故翁文波院士提出如下預測模型：
    Qt=Atxe-t
其中：t=(T-T0)/c
式中：Qt為某時刻探明儲量；T0為生命起始時刻；T為生命過程中的某時刻(年份)；A、C分別為擬合系數；t為時間變量；x為0，1，2，3，…正整數序列。
   煤成氣儲量增長預測參數選取：A=4500，C=12，x=3，T0=1988。
    中國煤成氣勘探正處于初期、儲量快速增長階段，并且迎來了煤成氣飛速發展的大好新時代。按目前認識全國煤成氣遠景資源量在30×1012～36×1012m3考慮，根據我國歷年煤成氣儲量增長情況，采用翁氏旋回理論及其預測法，對我國未來煤成氣儲量增長作出預測(圖2)。預計未來相當長的一段時期，中國煤成氣儲量將呈現高速增長的態勢，探明儲量增長最高值將在2025年前后出現，高峰期年增探明天然氣地質儲量在6000×108m3左右，且高峰期儲量增長將持續15a左右，煤成氣最終探明儲量將超過20×1012m3。
參考文獻
[1] 戴金星，戚厚發，王少昌，等.我國煤系的氣油地球化學特征、煤成氣形成條件及資源評價[M].北京：石油工業出版社，2001.
[2] 戴金星，宋巖，張厚福，等.中國天然氣的聚集區帶[M].北京：科學出版社，1997.
[3] 戴金星.關于繼續加強中國煤成氣勘探與研究的建議[R]∥中國科學院院士建議.[出版地不詳]：[出版者不詳]，2006.
[4] 宋巖，柳少波.中國大型氣田形成的主要條件及潛在勘探領域[J].地學前緣，2008，15(2).
[5] 朱偉林，張功成.南海北部大陸邊緣盆地天然氣勘探[M].北京：石油工業出版社，2007.
[6] 趙賢正，李景明，李東旭，等.中國天然氣勘探快速發展的十年[M].北京：石油工業出版社，2002.
 
(本文作者：鄭得文 張光武 楊威 孫廣伯 徐小林 中國石油勘探開發研究院廊坊分院)