（二）国内外煤层气资源勘探开发现状

Answer 1

煤层气与煤岩是同体共生矿，煤炭资源丰富的国家也是煤层气资源丰富的国家。据BoyerⅡ C M（1995）估算，世界煤炭资源量为24.46×10¹²t。其中加拿大7.0×10¹²t，俄罗斯6.5×10¹²t，中国4.0×10¹²t，美国3.97×10¹²t，澳大利亚1.7×10¹²t。世界2000 m以浅煤层气资源量为（84～270）×10¹²m³，相当于常规天然气探明储量的2倍。其中加拿大（5.6～76）×10¹²m³，俄罗斯（17～113）×10¹²m³，中国（30～35）×10¹²m³，美国（11.32～24）×10¹²m³，澳大利亚（8.5～14）×10¹²m³。

美国是煤层气资源丰富的国家，也是煤层气勘探开发最先取得成功的国家。20世纪初叶煤矿瓦斯抽放技术传播到美国。1915年进行了矿井巷道水平井试验。30年代开始在煤矿采空区上部砂岩抽放瓦斯。1952年取得了140m以浅煤层地面垂直井抽放瓦斯的成功，获得1100m³/d的单井产量。美国真正将煤层气作为矿产资源开发利用，是20世纪60年代以后，时值美国天然气储量下滑能源短缺时期，为了弥补天然气储量短缺而将煤层气列入能源矿产资源评价范围。1971年在沃里尔（黑勇士）盆地进行了五点式井网试验，经过压裂取得单井产量2800m³/d。1978年至1982年间，针对煤层气单井产量进行技术攻关，在沃里尔盆地浅煤层由单井2000m³/d提高到3000～4000m³/d，圣胡安盆地单井产量达42×10⁴m³/d，累计产量5×10⁸m³。1977年至1982年间，美国将煤层气勘探开发列入天然气开采计划，对13个含煤-煤层气盆地，面积158×10⁴km²，埋深1829m（6000ft）以浅的含煤地层进行了远景资源评价。这些沉积盆地主要分布在东部的阿巴拉契亚褶皱带、西部的科迪勒拉褶皱带与中部陆块之间的相对稳定区。东部区有北阿巴拉契亚、中阿巴拉契亚、伊利诺斯、沃里尔、阿科马等石炭、二叠纪含煤-煤层气盆地。西部区有拉顿、圣胡安、皮申斯、犹他、大格林（绿）河、温德河、皮德河、华盛顿等白垩、第三纪含煤-煤层气盆地。其中尤以圣胡安、沃里尔盆地资源丰度高、资源前景好、勘探开发程度较高。80年代后期至90年代的十几年间，圣胡安、沃里尔等盆地开展了大规模的煤层气勘探开发，形成了相当可观的生产能力。目前，已由圣胡安、沃里尔盆地扩展为尤因塔、粉河、拉顿和阿巴拉契亚等六个盆地，并在尤因塔、粉河盆地上白垩统煤系地层取得勘探成功。据不完全统计，1988年美国煤层气钻井数仅为644口，1990年达2000余口，1999年钻井数已达10600口。美国的煤层气年产量1980年至1990年十年间，由不足1×10⁸m³跃升到52×10⁸m³，1990年至1993年间又达到200×10⁸m³，1997年煤层气的年产量已占天然气总产量的6%，到1999年煤层气产量达350×10⁸m³。

1988年美国天然气研究所测算13个含煤-煤层气盆地资源量为11.32×10¹²m³，测算14个含煤-煤层气盆地1200 m以浅资源量为（11.32～24）×10¹²m³。1990年估算煤层气资源量为11.32×10¹²m³，可采地质储量为2.55×10¹²m³。1992年估算可采储量为（1.75～3.82）×10¹²m³，占天然气储量的5%。1994年测算18个含煤-煤层气盆地或区块资源量为19×10¹²m³，可采储量为3×10¹²m³，剩余探明可采储量占天然气储量的8%。据美国能源信息中心估算，1997年煤层气储量为3247×10⁸m³，比前一年增长8%，是1990年的两倍，占天然气总储量的7%。

加拿大与美国同处北美大陆，加拿大中部的陆块与西部科迪勒拉褶皱带之间发育了广阔的稳定沉积区，古生代以来的沉积岩系发育，晚古生代及中生代发育有含煤岩系。80年代以来在西部阿尔伯特盆地开展了煤层气勘探，评估煤层气资源量为19×10¹² m³，可采资源量为7×10¹²m³。80年代初对煤层气资源进行了广泛的勘探评价，在阿尔伯特盆地施工的4口煤层气井测试见有良好的显示。

大洋洲的煤层气勘探主要是澳大利亚和新西兰。澳大利亚煤层气资源量为（8.5～14.6）×10¹²m³。主要集中在东部的悉尼、冈尼达、博恩、加利利等二叠—三叠纪含煤盆地。澳大利亚为了寻找距东南部沿海经济发达城市更近的天然气资源，开展了煤层气勘探，从而成为煤层气勘探开发商业性突破较早的国家。在20世纪70年代末至90年代初，澳大利亚煤层气钻井已经运用了水力压裂技术，但是未能取得成功，直至90年代初，煤层气勘探试验都未能取得重大突破。澳大利亚煤层气勘探之所以较长时间未能成功的原因，是未能将引进的美国现代煤层气勘探开发技术更好地结合澳大利亚复杂的地质构造条件的实际。近年来，澳大利亚加大勘探力度，煤层气钻井已超过百口，勘探开发有了新的突破，由勘探转入开发生产，一些生产井区已经进行商业经营。

澳大利亚的煤层气勘探主要集中在东部沿海的塔斯曼褶皱带与西部的澳大利亚陆块之间较为稳定的加利利盆地，近南北走向的博恩盆地、冈尼达盆地和悉尼盆地，以及克拉伦斯—莫顿、依普斯威奇、劳腊等二叠至三叠纪含煤-煤层气盆地，广泛发育的二叠系煤系地层是煤层气勘探的目标煤层。

1994年在悉尼盆地有6口煤层气勘探井对3×10⁴km²面积评估煤层气资源量为3.68×10¹²m³。冈尼达盆地在1993至1995年钻探2口评价井，测试渗透率达45×10^-3μm²。加利利盆地面积23.4×10⁴km²，钻探了8口探井及测试井，测试渗透率达（13～52）×10^-3μm²，评价煤层气地质储量为400×10⁸m³。近年来在博恩盆地取得了成功，1994年至1995年17口钻井经测试有2口井产量大于2.8×10⁴m³/d，盆地东缘的2口井7.1×10⁴m³/d和3.6×10⁴m³/d。至1996年盆地中南部投产的单井产量达到4000m³/d，商业生产达10.58×10⁴m³/d，同时投产的5口水平井，井深1000～1300 m，产量为（1～2）×10⁴m³/d。

欧洲是利用煤田瓦斯的始祖，但近代已经落伍，采用现代地面垂向钻井开采技术是在20世纪90年代之后。英国和中欧大陆国家同处北海-中欧盆地，石炭纪以来形成的煤系地层发育，有良好的煤层气资源前景。英国、西班牙、法国、比利时、捷克、波兰、匈牙利等都先后开展了煤层气勘探。1992年以来，在不同地域勘探试验，进行了资源评价。1992年初，英国完成了井深1074.4 m的第一口煤层气井，钻遇煤层厚22 m，并进行了压裂处理。近期在中部煤区完成3口煤层气井，单井日产量超过1000 m³。比利时在东北部的凯平盆地建立了煤层气试验区，1992年曾经钻探一口煤层气井并进行了生产测试。捷克在俄斯特拉发-卡尔菲纳盆地石炭系煤系地层进行了煤层气勘探开发试验，测算3个区块资源量为（150～200）×10⁸m³。在取得勘探试验成功后，1998年已有2×10⁸m³/a的生产能力。

俄罗斯及乌克兰等独联体国家横跨欧亚大陆，煤层气资源与煤炭资源均居世界之首。但是煤层气勘探开发起步较晚，尚处在资源评价阶段，1998年在乌克兰西南部里沃夫-沃伦煤田施工了3口400～500 m的煤层气井。

印度近年也开展了煤层气勘探。印度板块大部分面积为古老地块（地盾），沉积盆地主要分布在北部及沿海周缘地区，目前开展煤层气勘探主要位于西部稳定陆块的裂谷盆地——坎贝盆地，白垩系、第三系煤系地层是主要目标煤层。印度煤层气资源量为0.8×10¹²m³，也具有相当的资源潜力。

印度尼西亚群岛煤层气资源具有一定的潜力，煤炭储量为320×10⁸t，石炭纪以来的沉积岩系都很发育，下第三系含煤岩系是较好的煤层气勘探目标煤层。印度尼西亚的煤层气勘探还刚刚起步。

在南美洲，智利和阿根廷也开展了煤层气勘探。在麦哲伦盆地发育有第三纪湖相沉积，有可供煤层气勘探的目标煤层。

在非洲南部开展煤层气勘探的有南非和津巴布韦。南非的煤层气资源量为0.72×10¹²m³，具有相当的资源潜力。津巴布韦含煤沉积盆地并不很大，石炭系卡鲁群和二叠系万基煤系发育了较好的含煤岩系。1994年以来已经施工了煤层气井，对沉积盆地一些区块进行勘探评价。

中国是煤炭资源大国，也是煤层气资源丰富的国家。中国的成煤期与世界其它地区大体相似，主要是晚石炭世、二叠纪、晚三叠世、早中侏罗世、晚侏罗—早白垩世和第三纪。中国大陆基本构造单元是以陆块为代表的稳定区和以陆缘为代表的活动带。按板块构造划分，中国大陆及海域跨越了六个板块构造，其中范围较大的四个板块除藏滇板块外，含煤-煤层气盆地主要分布在塔里木-华北板块、华南板块和在中国境内的西伯利亚板块准噶尔-兴安活动带。根据煤层气盆地研究统计资料，中国含煤盆地煤层气资源总量为201205×10⁸m³，其中煤层埋深<1500 m资源量为165289.7×10⁸m³，煤层埋深1500～2000 m资源量为35915.3×10⁸m³。主要分布在三个板块构造单元：塔里木-华北板块，其中主要分布在华北陆块，煤层埋深<1500 m资源量为125842.5×10⁸m³，煤层埋深1500～2000 m资源量为27522.5×10⁸m³，总计资源量为153365.1×10⁸m³；华南板块，主要分布在扬子陆块，煤层埋深<1500 m资源量为34865.7×10⁸m³，煤层埋深1500～2000 m资源量为6325.7×10⁸m³，总计资源量为41191.4×10⁸m³。西伯利亚板块的准噶尔-兴安活动带（包括天山-赤峰活动带），煤层埋深<1500 m资源量为4287.3×10⁸m³，煤层埋深1500～2000 m资源量为2020.8×10⁸m³，总计资源量为6308.2×10⁸m³。

煤层气资源量按含煤盆地不同层位统计：石炭、二叠系，煤层埋深<1500 m资源量为122428.7×10⁸m³，煤层埋深1500～2000 m资源量为34111.2×10⁸m³，总计资源量为156539.9×10⁸m³；上三叠统煤层埋深<1500m资源量为71.6×10⁸m³，煤层埋深1500～2000 m资源量为0×10⁸m³，总计资源量为71.6×10⁸m³；侏罗系煤层埋深<1500 m资源量为40286.3×10⁸m³，煤层埋深1500～2000 m资源量为739.5×10⁸m³，总计资源量41025.8×10⁸；下白垩统煤层埋深<1500 m资源量为2460.3×10⁸m³，煤层埋深1500～2000 m资源量为1033.3×10⁸m³，总计资源量为3493.6×10⁸m³；第三系煤层埋深<1500 m资源量为42.8×10⁸m³，煤层埋深1500～2000 m资源量为31.4×10⁸m³，总计资源量为74.2×10⁸m³。

煤层气资源量按含煤岩系不同煤级（阶）统计：无烟煤、贫煤阶，煤层埋深<1500 m资源量为1806.7×10⁸m³，煤层埋深1500～2000 m资源量为71.1×10⁸m³，总计资源量为1877.8×10⁸m³；瘦煤、焦煤、肥煤阶，煤层埋深<1500 m资源量为125160.9×10⁸m³，煤层埋深1500～2000 m资源量为35825.2×10⁸m³，总计资源量为160986.1×10⁸m³；气煤、长焰煤阶，煤层埋深<1500 m资源量为38322.1×10⁸m³，煤层埋深1500～2000 m资源量为19×10⁸m³，总计资源量为38341.1×10⁸m³。

中国自20世纪80年代已经开始研究美国现代煤层气勘探开发技术，系统编译了煤层气勘探开发资料，在一些煤田矿区进行勘探试验，与外国公司合作直接引进勘探开发技术，取得了许多宝贵资料和经验。为了适应经济发展的需要和环境保护长远利益，政府十分重视煤层气工业的发展，90年代以来加快了勘探开发的进程。煤炭部组建了煤层气领导小组（1993年），将煤层气勘探开发利用列为三大发展战略之一，作为第二煤炭资源进行开发。煤炭部、地矿部和石油天然气总公司联合组建了中联煤层气公司（1996年）。召开了国内、国际煤层气发展战略和专业研讨会议。国家计委会同地矿部将《煤层气勘探开发评价选区及工程工艺技术攻关研究》列入“八五”国家重点科技攻关项目。国家经贸部会同煤炭部、地矿部分别实施了“中国煤层气资源开发”（UNDP/CPR/92/G93）、“深层煤层气勘探”（UNDP/CPR/91/214）等联合国开发计划署资助的煤层气勘探开发项目。煤炭、地矿、石油等部门及地方省市在不同地区相继开展了煤层气勘探，同时还与美、澳等外国公司合作在河东、淮南等处开展了煤层气勘探，至2001年底在不同地区先后施工了200余口煤层气勘探井，对一些含煤-煤层气盆地或区块进行了预探评价，在河东、沁水、铁法等地区相继实现了勘探试验的突破。煤层气勘探、试验井主要部署在华北陆块和扬子陆块。分布在华北陆块的勘探、试验井有180口左右，其中鄂尔多斯盆地东缘50余口，沁水盆地东南缘近50口，还有近80口井分布在华北盆地的北缘及南缘。扬子陆块的13口煤层气勘探井分布在湘中涟邵、赣北萍乐盆地和六盘水。仅有5口煤层气井分布在准噶尔微陆块吐哈盆地和嫩松-佳木斯微陆块鹤岗盆地。从煤层气井的勘探层位来分析，部署在华北陆块的绝大多数井的目标层位是石炭系太原组和二叠系山西组，扬子陆块的目标层位是二叠系龙潭组，仅有吐哈盆地、鄂尔多斯盆地彬长地区目标层位为下中侏罗统，铁法、鹤岗盆地勘探目标层位是下白垩统。

鄂尔多斯盆地东缘晋西挠褶带的黄河以东地区（简称河东地区），联合国资助华北石油局实施的“深层煤层气勘探”项目评价了石炭系太原组和二叠系山西组煤层气成藏条件，在柳林试验区施工的井网于1994年8月排采获得成功，7口井全部出气，单井平均产量3000m³/d，柳5井最高产量达7050m³/d。近年在对外合作勘探开发区块离石鼻状隆起北翼碛口试验区5口井井网试获单井最高产量达5500m³/d。离石鼻状隆起北翼三交林家坪试验区9口井井网试获单井最高产量达7000m³/d。在沁水盆地南缘斜坡带固县枣园形成十口井井网进行排采试验。在沁水盆地南缘斜坡带，中联煤层气公司在潘庄区块164 km²控制面积取得402×10⁸m³煤层气探明储量，并在TL-7井获16303 m³/d产气量。中国石油集团在樊庄区块六口煤层气井井网，182.22 km²控制面积取得353.26×10⁸m³煤层气探明储量。同时，扬子陆块黔西盆地群盘关向斜（六盘水）对南方二叠系含煤岩系进行煤层气勘探试验，还在阜新盆地、铁法盆地对侏罗系、下白垩统含煤岩系进行勘探试验，并在铁法盆地取得成功，获取煤层气单井最高产量8928 m³/d。

在加强煤层气勘探开发进程的同时，同步进行了煤层气勘探技术攻关和地质评价研究。新星石油公司华北石油局自20世纪80年代以来，系统地研究了国外煤层气勘探开发技术，首刊了《煤层气译文集》，90年代以来，对华北盆地石炭、二叠系煤层气赋存条件进行评价研究，撰写了“华北及邻区煤层气煤层气地质特征及评价选区研究”。与此同时，新星石油公司华北、西南、中南、华东、东北石油局分别对鄂尔多斯盆地、四川盆地、湘中南盆地群、下扬子地区、松辽盆地等进行煤层气赋存条件及评价选区研究，撰写了专项报告。华北石油局于九十年代初启动了“华北煤层气勘探开发试验”项目的同时，开始了“煤层气勘探开发评价选区及工程工艺技术攻关研究”国家重点科技攻关项目及“深层煤层气勘探”联合国开发计划署资助项目，通过三位一体项目实施，取得了一批国内领先水平的研究成果和资助项目的成功。与此同时，国内同行均在加快煤层气勘探的进程中，加强了煤层气地质理论及勘探技术方面的研究。中国石油集团煤层气勘探部及时勘探，及时总结，对大城、沁水、河东等区块勘探后均进行了总结评价，还结合国内外资料撰写了《煤层气地质与勘探技术》、《世界煤层气工业发展现状》、《中国煤层气地质》、《中国煤层气地质评价与勘探技术新进展》。西安煤炭研究分院1991年刊出《中国的煤层甲烷》（张新民、张遂安），中国煤田地质总局编写、编制了《中国煤层气资源》及《中国煤层气资源图》（1∶200万）。中联煤层气公司与国内研究部门合作，对沁水盆地、三江盆地、辽中地区及六盘水地区等煤层气勘探前景进行评价研究，并着眼于全国进行了选区评价研究，同时编写了《煤层气开发利用手册》（孙茂远等）。除此，还有《国外煤层气勘探开发研究实例》（王新民等），《煤层甲烷储层评价及生产技术》（秦勇等），《黔西滇东煤层气地质与勘探》（桂宝林）。

中国煤层气勘探试验的突破具有重要的战略意义，说明在北美大陆板块地史上所发生的事件，在欧亚大陆中国板块也有类似的事件同时发生，进而证明了含煤-煤层气盆地和煤层气藏成生及演化的规律性有着全球意义。中国煤层气勘探试验的突破，鄂尔多斯盆地东缘柳林试验区勘探试验的成果，不单单证明鄂尔多斯盆地石炭、二叠系含煤岩系的煤层气勘探前景，它与沁水盆地勘探试验的成果，以及其它勘探成果，同时预示着华北陆块古生代以来的沉积盆地广泛分布的石炭、二叠系含煤岩系具有煤层气勘探前景。松辽盆地东南缘的铁法断陷盆地是在古老基岩上发育的中生代断陷，下白垩统有较发育的含煤岩系，也预示了松辽盆地同样具有良好的煤层气勘探前景。

十五届世界石油大会上人们普遍关注由于石油短缺在未来世纪会出现能源危机，大会肯定了21世纪50年代前，石油、天然气等矿物燃料仍然是人类生存的主要能源。但是，人类也清醒地认识到在地球上石油、天然气、煤炭等等不可再生的矿物燃料终归是有限的。Marchctti（1979）编制的能源系统变迁和理论替代模式图，预示了自1850年至2050年200年间能源结构演变趋势。自从人类用矿物燃料替代了木质能源后，在2000年之前的一个半世纪中，煤炭（1920年）和石油（1980年）都曾上升为能源构成比率的高峰，转而走向低谷，天然气将于2020年达到顶峰，同时太阳能及核能渐趋上势。

在未来世纪的能源构成中，煤炭所占比率将逐步缩小，但其采掘量的绝对值并不一定缩减，因此无论从煤炭采掘业需要不断地运用新技术加大对矿田巷道瓦斯的抽放，或是运用地面垂向钻井开采技术对未开采的煤层先期抽放或对已开采的巷道后期抽空，都是减少矿田瓦斯灾害不可缺少的措施，在加大科技进步保证矿业安全生产的同时，必然会促进煤层气工业的发展。

中国是瓦斯排放量较高的国家之一，排放量占世界的1/3。为了将煤矿巷道瓦斯排放到大气中，不但造成严重的大气污染，还要耗费大量的动力资源。环球臭氧层的保护已经是人类关心自我生存环境的重大事件，甲烷（CH₄）排放造成的温室效应高于二氧化碳的20倍，穿透臭氧层的能力高出7倍，为了维护生存环境保护地球大气圈的需要，人类要将煤层气的开发利用列入21世纪议程，也必然促使煤层气工业加快发展。

在全球经济一体化的进程中，环境和资源都是重大命题，中国经济发展也必将顺应世界潮流，加快发展洁净能源，天然气必然是首选。中国能源资源评价预测：常规天然气远景资源量为38×10¹²m³，可采资源量为10.5×10¹²m³。1997年中国天然气产量近210×10⁸m³/a，近几年一直维持在200×10⁸m³/a左右水平，2000年产量262×10⁸m³/a，预测2005年可达到500×10⁸m³/a，2010年储量为（5.1～5.6）×10¹²m³，产量（660～770）×10⁸m³/a，2020年储量（7.4～8.15）×10¹²m³，产量（970～1200）×10⁸m³/a。预测2000年至2020年天然气储量将翻一番，产量增长2倍，是天然气工业高速发展的阶段。从中国国民经济对天然气需求预测：2010年天然气消费量需要增加50%～100%，2010年前消费量需要翻一番，2010年至2020年的十年间需要增加1000×10⁸m³，天然气在能源消费中占10%。2020年我国天然气需求量将达到（1877～2088）×10⁸m³/a。上述资料表明，根据国民经济增长预测的天然气需求量远大于资源预测的天然气工业增长的产量，可见发展天然气工业的市场潜力十分巨大。

从异军突起的中国煤层气工业来看，2000年前实现了勘探试验的突破，开始进入区域勘探阶段，初步完成了高速发展前准备阶段的历史使命。可以设想，2000年至2010年是煤层气工业发展的关键时期，将由储量、产量的零点起步，实现由1×10⁸m³/a—10×10⁸m³/a—100×10⁸m³/a两个数量级增长的飞跃，2020年再实现（200～300）×10⁸m³/a产量的翻番。实现了这个目标，也就相当于天然气工业发展预测目标的（970～1200）×10⁸m³/a总产量中包含的（150～230）×10⁸m³/a煤层气和液化气份额值，也只有这样才能基本适应国民经济发展的需要。

中国煤层气资源潜力巨大，远景资源量为20×10¹²m³，与美国煤层气资源量（11.32～24）×10¹²m³相当，是世界煤层气资源量240×10¹²m³的8%，相当于中国常规天然气远景资源量38×10¹²m³的一半，因此从资源保有程度而言，实现21世纪初期煤层气工业高速发展的设想目标是完全有条件的。