美國是煤層氣資源豐富的國家,也是第壹個成功勘探開發煤層氣的國家。20世紀初,煤礦瓦斯抽放技術傳到了美國。1915進行了礦井巷道水平井試驗。20世紀30年代,煤礦采空區上部砂巖開始抽放瓦斯。1952年成功利用淺煤層140m直井抽放瓦斯,單井產量1100 m3/d,美國真正將煤層氣作為礦產資源開發利用。那是20世紀60年代以後,美國天然氣儲量下降,能源短缺。為了彌補天然氣儲量的不足,煤層氣被納入能源礦產資源評價範圍。1971在勇士盆地進行了五點井網測試,壓裂後單井產量2800m3/d。1978-1982期間開展了煤層氣單井產量技術研究,Warril盆地淺部煤層單井產量由2000m3/d提高到3000m3/d,聖胡安盆地達到42×104m3/d,累計產量5× 108。1977至1982,美國煤層氣勘探開發被列入天然氣開采計劃。13含煤煤層氣盆地面積為158×104km2,埋深為1829m(6000ft)。這些沈積盆地主要分布在東部的阿巴拉契亞褶皺帶、西部的科迪勒拉褶皺帶和中部陸塊之間相對穩定的區域。在東部地區,有石炭紀和二疊紀煤層氣盆地,如北阿巴拉契亞、中阿巴拉契亞、伊利諾伊、勇士和阿科馬。西部地區有白堊紀和第三紀煤層氣盆地,如拉頓、聖胡安、皮申斯、猶他州、大格林河、文德河、皮德河和華盛頓。其中聖胡安和瓦裏爾盆地資源豐富,資源前景好,勘探開發程度高。在20世紀80年代末至90年代的十年間,聖胡安和瓦裏爾盆地進行了大規模的煤層氣勘探和開發,並形成了可觀的生產能力。目前已從聖胡安、瓦裏耶盆地擴展到銀塔、汾河、拉頓、阿巴拉契亞等6個盆地,並在銀塔、汾河盆地成功勘探出上白堊統煤系。據不完全統計,1988年美國只鉆了644口煤層氣井,1990年鉆了2000多口,10600年鉆了1999口。從1980到1990這十年間,美國煤層氣年產量從不到1×108m3躍升到52×108m3,從1990到1993達到200× 65438。
1988年美國天然氣學會估算13含煤煤層氣盆地資源量為11.32×1012 m3,估算14含煤煤層氣盆地資源量為(淺層資源量1200 m)。1990,預計煤層氣資源量為11.32×1012 m3,可采地質儲量為2.55×1012m3。1992的預計可采儲量為(1.75 ~ 3.82)×1012m 3,占天然氣儲量的5%。根據1994計算,18含煤煤層氣盆地或區塊的資源量為19×1012m3,可采儲量為3×1012m3,剩余探明可采儲量占天然氣儲量的8%。據美國能源信息中心估計,1997煤層氣儲量為3247×108m3,比上年增加8%,是1990的兩倍,占天然氣總儲量的7%。
加拿大和美國位於北美大陸,在加拿大中部的陸塊和西部的科迪勒拉褶皺帶之間,已經發育了廣闊穩定的沈積區。自古生代開始發育沈積巖系,晚古生代和中生代發育含煤巖系。20世紀80年代以來,西部艾伯特盆地開展煤層氣勘探,預計煤層氣資源量為19×1012 m3,可采資源量為7×1012m3。20世紀80年代初,煤層氣資源得到了廣泛的勘探和評價,在艾伯特盆地建造的4口煤層氣井的試驗顯示了良好的效果。
大洋洲煤層氣勘探主要在澳大利亞和新西蘭。澳大利亞煤層氣資源量為(8.5 ~ 14.6)×1012 m3。主要集中在東部的二疊紀-三疊紀含煤盆地,如悉尼、肯尼迪、博恩和加利利。為了尋找更靠近東南沿海經濟發達城市的天然氣資源,澳大利亞開展了煤層氣勘探,從而成為煤層氣勘探開發商業突破較早的國家。20世紀70年代末至90年代初,水力壓裂技術被用於澳大利亞的煤層氣鉆井,但失敗了。直到20世紀90年代初,煤層氣勘探和測試沒有取得重大突破。澳大利亞煤層氣勘探長期不成功的原因是引進的美國現代煤層氣勘探開發技術沒有更好地與澳大利亞復雜的地質構造條件相結合。近年來,澳大利亞加大了勘探力度,已鉆煤層氣井100多口,勘探開發取得新突破,由勘探轉向開發生產,部分生產井已實現商業化。
澳大利亞的煤層氣勘探主要集中在加裏利盆地,相對穩定在東部沿海的塔斯曼褶皺帶和西部的澳大利亞陸塊之間,鮑文盆地、古尼達盆地和悉尼盆地,以及克拉倫斯-莫頓、伊普斯維奇和勞拉等二疊紀-三疊紀煤層氣盆地。廣泛發育的二疊紀煤系地層是煤層氣勘探的目標煤層。
1994年悉尼盆地有6口煤層氣探井,預計煤層氣資源量為3.68× 3×104km2,即3.68×1012m3。古尼達盆地從1993到1995鉆了兩口評價井,測試滲透率達到45×10-3μm2。加利利盆地面積23.4×104km2,已鉆探井和試驗井8口,測試滲透率達到(13 ~ 52 )× 10-3μ m2,評價煤層氣地質儲量400×108m3。近年來,它在玻恩盆地取得了成功。從1994到1995,測試了17口井,其中2口井的產量大於2.8×104m3/d,盆地東緣的2口井的產量分別為7.1×104m3/d和3.6。到1996,盆地中南部單井產量達到4000m3/d,商業產量達到10.58× 104m3/d,同時投產5口水平井,井深1000m ~ 1300m,產量為(65438。
歐洲是利用煤田氣的始祖,但在近代已經落後了。直到20世紀90年代以後,現代地面垂直鉆井和采礦技術才被采用。英國和中歐國家位於北海-中歐盆地,石炭紀以來形成的煤系地層十分發育,具有良好的煤層氣資源前景。英國、西班牙、法國、比利時、捷克、波蘭、匈牙利等先後開展了煤層氣勘探。自1992以來,在不同地區進行了勘探實驗,並對資源進行了評價。1992年初,英國完成第壹口煤層氣井,井深1074.4 m,鉆開煤層厚22 m,並壓裂。最近,在中央煤區完成了三口煤層氣井,每口井的日產量超過1000 m3。比利時在東北部開平盆地建立煤層氣試驗區,1992鉆遇煤層氣井並進行測試。捷克在ostrava-Calfee Na盆地石炭系煤系地層進行了煤層氣勘探開發試驗,估算了三個區塊的資源量為(150 ~ 200) × 108m3。勘探試驗成功後,1998的生產能力為2×108m3/a..
俄羅斯、烏克蘭等獨聯體國家橫跨歐亞大陸,煤層氣資源和煤炭資源均居世界第壹。然而,煤層氣勘探開發起步較晚,目前仍處於資源評價階段。1998在烏克蘭西南部的利沃夫-沃倫煤田打了三口400~500 m的煤層氣井。
印度近年來也開展了煤層氣勘探。印度板塊大部分是古地塊(地盾),沈積盆地主要分布在北部和沿海外圍地區。目前,煤層氣勘探主要位於坎貝盆地,這是壹個西部具有穩定陸塊的裂谷盆地,白堊系和第三系煤系地層是主要的目標煤層。印度煤層氣資源量為0.8×1012m3,也具有可觀的資源潛力。
印度尼西亞煤層氣資源具有壹定的潛力,煤炭儲量為320×108t。石炭紀以來沈積巖系發育良好,古近系含煤巖系是煤層氣勘探的良好目標煤層。印度尼西亞的煤層氣勘探剛剛開始。
在南美,智利和阿根廷也開展了煤層氣勘探。麥哲倫盆地發育第三紀湖相沈積,存在煤層氣勘探的目的煤層。
南非和津巴布韋正在南部非洲勘探煤層氣。南非煤層氣資源量為0.72×1012m3,資源潛力可觀。津巴布韋含煤沈積盆地不是很大,石炭紀卡魯組和二疊紀萬基煤系發育了較好的含煤地層。自1994以來,為勘探和評價沈積盆地中的壹些區塊,建造了煤層氣井。
中國是壹個煤炭資源和煤層氣資源豐富的國家。中國的成煤期與世界其他地區相似,主要包括晚石炭世、二疊紀、晚三疊世、中侏羅世早期、晚侏羅世-早白堊世和第三紀。中國大陸的基本構造單元是以陸塊為代表的穩定區和以大陸邊緣為代表的活動區。按照板塊構造的劃分,中國大陸及海域跨越6個板塊構造,其中除藏滇板塊外範圍較大的4個板塊,含煤煤層氣盆地主要分布在中國塔裏木-華北板塊、華南板塊和西伯利亞板塊準噶爾-興安活動帶。據煤層氣盆地研究統計資料,中國含煤盆地煤層氣資源總量為201205×108m3,其中煤層埋深8m3,煤層埋深1500 ~ 2000m,資源量為35915.3×108m3。主要分布在三個板塊構造單元:塔裏木-華北板塊,主要分布在華北陸塊。煤層埋深8m3,煤層埋深1500 ~ 2000m。資源量為27522.5×108m3,總資源量為15365.1× 65438。華南板塊主要分布在揚子陸塊,煤層深度8m3,煤層深度1500 ~ 2000m。資源量為6325.7×108m3,總資源量為41191.4×108 m3。西伯利亞板塊準噶爾-興安活動帶(含天山-赤峰活動帶)煤層埋深8m3,煤層埋深1500 ~ 2000m,資源量2020.8×108m3,總資源量6308.2×108m3。
據含煤盆地不同層位煤層氣資源統計:石炭系和二疊系,煤層深度8m3,煤層深度1500 ~ 2000m,資源量為3411.2×108 m3,總資源量為156539.9。上三疊統煤層埋深8m3,煤層埋深1500 ~ 2000m。資源量為0×108m3,總資源量為71.6× 108m3。侏羅系煤層埋深8m3,煤層埋深1500 ~ 2000m。資源量為739.5×108m3,總資源量為41025.8× 108。下白堊統煤層埋深8m3,煤層埋深1500 ~ 2000m。資源量為1033.3×108m3,總資源量為3493.6×108 m3;。第三系煤層埋深8m3,煤層埋深1500 ~ 2000m。資源量為31.4×108m3,總資源量為74.2×108m3。
根據含煤巖系不同煤階(煤階)統計,煤層氣資源為無煙煤和貧煤階,煤層埋深8m3,煤層埋深1500 ~ 2000m。資源量為71.1×108m3,總資源量為1877.8× 6508 m3。瘦煤、焦煤、肥煤等級,煤層埋深8m3,煤層埋深1500 ~ 2000 m,資源量35825.2×108m3,總資源量160986.1×108 m3;氣煤,長焰煤階,煤層埋深8m3,煤層埋深1500 ~ 2000 m,資源量19×108m3,總資源量38341.1×108 m3。
中國從20世紀80年代開始研究美國煤層氣現代勘探開發技術,系統整理煤層氣勘探開發資料,在部分煤田和礦井進行勘探試驗,與國外公司合作直接引進勘探開發技術,獲得了大量寶貴的信息和經驗。為了滿足經濟發展的需要和環境保護的長遠利益,政府高度重視煤層氣產業的發展,自20世紀90年代以來加快了勘探開發進程。煤炭部成立了煤層氣(1993)領導小組,將煤層氣勘探開發利用列為三大發展戰略之壹,作為第二大煤炭資源進行開發。煤炭部、地礦部、油氣總公司合資成立中聯煤層氣公司(1996)。召開煤層氣開發戰略與專業國內外研討會。國家計委會同地質礦產部將“煤層氣勘探開發評價選區及工程技術研究”列為“八五”期間國家科技攻關項目之壹。外經貿部、煤炭部和地礦部分別實施了由聯合國開發計劃署資助的“中國煤層氣資源開發”(UNDP/心肺復蘇術/92/G93)和“深部煤層氣勘探”(UNDP/心肺復蘇術/91/214)等煤層氣勘探開發項目。煤炭、地質、石油等部門和地方省市先後在不同地區開展煤層氣勘探,還與美國、澳大利亞等國外公司合作,在河東、淮南等地開展煤層氣勘探。截至2001年底,已在不同地區建成煤層氣探井200余口,並對部分含煤煤層氣盆地或區塊進行了預勘探評價,在河東、沁水、鐵法等地實現了勘探試驗突破。煤層氣勘探和試驗井主要分布在華北地塊和揚子地塊。華北陸塊分布著約180口探井和試驗井,其中鄂爾多斯盆地東緣50多口,沁水盆地東南緣近50口,華北盆地南北緣近80口。揚子區13口煤層氣探井分布在湘中漣邵、贛北平樂盆地和六盤水。從煤層氣井的勘探層位來看,只有5口煤層氣井分布在準噶爾微區的吐哈盆地和嫩松-佳木斯微區的鶴崗盆地,華北陸塊部署的大多數井的目的層為石炭系太原組和二疊系山西組,而揚子陸塊的目的層為二疊系龍潭組。鄂爾多斯盆地只有吐哈盆地和常斌地區的目的層是中下侏羅統,鐵法和鶴崗盆地的目的層是下白堊統。
在鄂爾多斯盆地東緣晉西撓曲帶黃河以東地區(簡稱河東地區),由華北石油局資助的“深層煤層氣勘探”項目對石炭系太原組和二疊系山西組的煤層氣成藏條件進行了評價。柳林試驗區建設的井網於1994年8月順利泄油,7口井全部放空,平均單井產量3000m3/d,柳5井最高產量達7050m3。近年來,國外合作勘探開發區塊離石鼻狀隆起北翼橋口實驗區5口井網單井最高產量達到5500m3/d。離石鼻狀隆起北翼三交林家坪實驗區9口井的井網測試,單井最大產量為7000m3/d。在沁水盆地南坡古縣棗園形成了10個井網,並進行了排水試驗。在沁水盆地南斜坡,中聯煤層氣公司在潘莊區塊164 km2的控制區內獲得了402×108m3的煤層氣探明儲量,並在TL-7井獲得了16303 m3/d的產氣量。中國石油集團在樊莊區塊的6口煤層氣井網獲得353.26×108m3探明煤層氣儲量,控制面積182.22km2,同時在揚子陸塊遷西盆地的盤關向斜(六盤水)南部開展了二疊系含煤系煤層氣勘探試驗,在阜新盆地和鐵法盆地也開展了侏羅系含煤系和下白堊統含煤系的勘探試驗..
在加強煤層氣勘探開發進程的同時,煤層氣勘探技術研究和地質評價同步進行。20世紀80年代以來,新興石油公司華北石油局系統研究了國外煤層氣勘探開發技術,首次出版了煤層氣譯著集。90年代以來,對華北盆地石炭、二疊系煤層氣賦存條件進行了評價研究,撰寫了《華北及鄰區煤層氣地質特征及評價選區研究》。同時,新興石油公司華北、西南、中南、華東、東北石油局分別對鄂爾多斯盆地、四川盆地、湘中南盆地群、下揚子區、松遼盆地煤層氣賦存條件和評價選區進行了研究,並撰寫了專題報告。20世紀90年代初,華北石油局啟動了“華北煤層氣勘探開發實驗”項目,同時啟動了“煤層氣勘探開發評價選區及工程技術研究”國家重點科技攻關項目和聯合國開發計劃署資助的“深部煤層氣勘探”項目。通過三位壹體項目的實施,取得了壹批國內領先的研究成果和資助項目的成功。同時,國內同行正在加快煤層氣勘探進程,加強煤層氣地質理論和勘探技術研究。中國石油集團煤層氣勘探部門及時勘探總結,勘探後對大成、沁水、河東等區塊進行了總結評價。並結合國內外資料撰寫了《煤層氣地質與勘探技術》、《世界煤層氣產業發展現狀》、《中國煤層氣地質》和《中國煤層氣地質評價與勘探技術新進展》。1991年,Xi安煤炭研究分會出版了《中國煤層甲烷》(張新民、張遂安),中國煤炭地質局編繪了《中國煤層甲烷資源》和《中國煤層甲烷資源圖》(1∶200萬)。中聯煤層氣公司與國內研究部門合作,對沁水盆地、三江盆地、遼中地區和六盤水地區的煤層氣勘探前景進行了評價研究,並面向全國進行了選擇性評價研究。同時編寫了《煤層氣開發利用手冊》(孫茂元等。).此外,國外也有煤層氣勘探開發的例子(王新民等。)、煤層氣儲層評價與生產技術(Telly等。)和黔西滇東(桂)煤層氣地質與勘探。
中國煤層氣勘探試驗的突破具有重要的戰略意義,表明北美大陸板塊和歐亞大陸中國板塊的地質歷史中都發生過類似事件,從而證明含煤煤層氣盆地和煤層氣藏形成演化的規律性具有全球意義。中國煤層氣勘探試驗的突破和鄂爾多斯盆地東緣柳林試驗區的勘探試驗成果,不僅證明了鄂爾多斯盆地石炭系和二疊系含煤系的煤層氣勘探前景,也預示著自古生代以來中國北方沈積盆地廣泛分布的石炭系和二疊系含煤系具有煤層氣勘探前景。松遼盆地東南緣鐵法斷陷盆地是壹個發育在古基巖上的中生代斷陷盆地,下白堊統有較為發育的含煤地層,這也預示著松遼盆地也具有良好的煤層氣勘探前景。
在第15屆世界石油大會上,人們普遍擔心由於石油短缺,下個世紀會出現能源危機。大會肯定了石油、天然氣等化石燃料在20世紀50年代以前仍是人類生存的主要能源。但是,人類也清醒地認識到,石油、天然氣、煤炭等不可再生的化石燃料畢竟是有限的。Marchctti的(1979)能源系統變化和理論替代模式圖表明了從1850到2050年能源結構的演變趨勢。自從人類用化石燃料代替了木材能源,在2000年之前的壹個半世紀裏,無論是煤炭(1920)還是石油(1980)都上升到了能源構成比的頂峰,轉而進入低谷,天然氣將在2020年達到頂峰,而太陽能和核能則逐漸處於上升趨勢。
在下壹個世紀的能源構成中,煤炭的比重會逐漸降低,但其開采量的絕對值不壹定會降低。因此,無論是煤炭開采業繼續采用新技術增加礦井巷道瓦斯抽采,還是采用地面垂直鉆孔技術提前抽采未開采煤層或後期抽采巷道,都是減少井田瓦斯災害必不可少的措施。在加大科技進步力度保證礦業安全生產的同時,也必然會促進煤層氣產業的發展。
中國是氣體排放量高的國家之壹,占世界總量的1/3。為了將煤礦巷道瓦斯排放到大氣中,不僅造成了嚴重的空氣汙染,而且消耗了大量的電力資源。保護全球臭氧層已經成為人類關心自身生存環境的壹件大事。甲烷(CH4)排放造成的溫室效應比二氧化碳高20倍,穿透臭氧層的能力高7倍。為了維持生存環境,保護地球大氣層,人類應該把煤層氣的開發利用提上21世紀的議事日程,這必然會加速煤層氣產業的發展。
在全球經濟壹體化進程中,環境和資源都是重要的命題。中國經濟發展也將順應世界潮流,加快發展清潔能源,天然氣將是首選。中國能源資源評價與預測:常規天然氣遠景資源量為38×1012m3,可采資源量為10.5×1012m3。1997年我國天然氣產量近210×108m3/a,近年來壹直維持在200×108m3/a左右。2000年產量為262×108m3,預計2005年產量將達到500×108 m3。2010年儲量為(5.1 ~ 5.6)×1012 m3,產量為(660 ~ 770) × 108m3/a,2020年儲量為(7.4 ~ 8.65438+。據預測,2000年至2020年,天然氣儲量翻壹番,產量翻壹番,這是天然氣工業快速發展的階段。根據中國國民經濟對天然氣的需求預測,2010年天然氣消費量需要增加50% ~ 100%,2010年前翻壹番,201000×108 m3,2010年至2020年十年間增加1000 m3。2020年我國天然氣需求將達到(1877 ~ 2088) × 108m3/a,以上數據表明,根據國民經濟增長預測的天然氣需求量遠大於資源預測的天然氣工業產量,可見發展天然氣工業的市場潛力巨大。
從中國煤層氣產業異軍突起來看,2000年前實現了勘探試驗的突破,開始進入區域勘探階段,初步完成了高速開發前準備階段的歷史使命。可以想象,2000年至2010年是煤層氣產業發展的關鍵時期,將從儲量和產量的零點開始,實現從1×108 m3/a-10×108 m3/a-100×的轉變。實現這壹目標相當於為天然氣工業發展預測的總產量(970 ~ 1200) × 108m3/a,只有這樣才能基本滿足國民經濟發展的需要。
中國煤層氣資源潛力巨大,遠景資源量為20×1012m3,相當於美國(11.32 ~ 24)×1012 m3,世界為240× 103。相當於我國遠景天然氣資源量的壹半,即38×1012m3。因此,從資源節約的角度來看,完全有條件在21世紀初實現煤層氣產業高速發展的設想目標。