前沿丨煤岩气成藏机理与煤系全油气系统：理论与实践的突破

煤岩气作为一种新兴的非常规天然气资源，近年来在勘探开发中取得重要突破。本文基于最新研究，系统解析煤岩气成藏机理与煤系全油气系统的核心理论，结合鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地等实例，为从业者提供关键技术与方向参考。

一、煤岩气的地质特征与成藏机理

1. 储层特征（图2）

   
   

   

   

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• 煤岩具有双重介质储层特征：微纳米孔（植物组织孔、热成因气泡孔）与宏观割理裂缝（构造裂缝、煤化作用割理）共存。

• 例如，鄂尔多斯盆地本溪组煤岩孔隙度3%~8%，微孔占比67%，宏孔占比26%；割理密度达6~19条/5 cm，显著提升渗透性。

2. 强吸附与自封闭作用（图3）

   
   

   

• 煤岩吸附能力远超页岩（吸附量达页岩的2~5倍），范德华力主导吸附作用，形成天然气自封闭效应。

• 深部煤岩（埋深>2000 m）游离气占比提升（达20%~40%），与吸附气共同构成气藏。

3. 成藏动力场控制

• 热力场：成熟度（Ro值）决定生烃强度（Ro>1.0%进入生烃高峰）。

• 应力场：构造活动影响裂缝发育与储层渗透性。

• 流体动力场：超压（压力系数>1.2）抑制水侵，促进气藏保存。

• 煤岩气富集受“三场”（热力场、应力场、流体动力场）控制：

二、煤系全油气系统的定义与组成

1. 系统内涵（图5、图6）

   
   

   

   

• 源内气：煤岩储层富集煤岩气。

• 近源气：致密砂岩富集致密气。

• 远源气：常规圈闭富集油气。

• 煤系全油气系统以煤岩及暗色泥页岩为烃源岩，致密层为储层/盖层/输导层，形成煤岩气、致密气、页岩气及常规油气的有序分布。

2. 与常规系统的差异

• 煤系储层非均质性强，源储耦合复杂，需通过煤岩组合（煤-灰、煤-泥、煤-砂）调控封闭性。

• 例如，鄂尔多斯盆地强封闭组合（泥-煤-灰）气测值达85%~95%，弱封闭组合（泥-煤-砂）气测值仅30%~40%。

三、典型案例分析

1. 鄂尔多斯盆地东缘（图8、图9）

   
   

   

   
   

   

• 石炭系—二叠系煤系：发育多套煤岩组合，本溪组8号煤岩单层厚度5~10 m，含气量15~35 m³/t。

• 有序分布：深部煤岩气（压力系数>1.5）、浅部煤层气、致密砂岩气共存，实现多类型气藏联合开发。

2. 准噶尔盆地侏罗系（图10）

   
   

   

• 西山窑组煤系：煤岩孔隙度8%~20%，渗透率0.5~3.0×10⁻³ μm²，含气量8~15 m³/t。

• 成藏演化：早期低熟油裂解+晚期干酪根裂解，形成游离气与吸附气共存的气藏。

四、挑战与未来方向

1. 核心挑战

• 地质理论：深层煤岩气成藏机理、复杂煤岩组合封闭性评价需深化。

• 工程技术：深层高温高压压裂、低渗储层改造技术亟待突破。

2. 发展方向

• 构建煤系全油气系统动态评价模型，指导多类型气藏协同开发。

• 研发适配煤岩储层的低成本高效压裂工艺，提升单井产量。

结语

煤系全油气系统的提出，为煤岩气勘探开发提供了全新视角。鄂尔多斯、准噶尔等盆地的成功实践表明，煤岩气不仅是煤层气的补充，更是深层非常规天然气的重要接替资源。未来需加强基础理论研究与工程技术攻关，推动煤系资源高效开发。

文献来源：

李国欣,贾承造,赵群,周天琪,高金亮.煤岩气成藏机理与煤系全油气系统0].石油勘探与开发,2025,52(1): 29-43.