沉积盆地含煤油气性的问题

第20卷第2期1999年6月9身总石治科技信基_____________________________________#沉积盆地含煤油气性的问题翻译李有柱（西安工程学院岩犷与珠宝教研,妄）校对王家齐（新疆石油局勘探OTHuHH等开发研究院）、P61301通过对世界主要沉积盆地含煤油气性问题探讨分析，得出含煤建造和含油气建至彼此的关系536特征及存在的差异，即它们在剖面上可交替出现，在平面上互相过渡，含煤地层常常隐伏于含油气地主题词油气煤气成不层之下.阐述了世界各国及地区煤层含油气现状，最后说明了正在研究和需要解决的问题.含煤建造和含油气建造彼此相关的问题是地质学的基本问题之一在把含煤建造和含油气建造的成因紧紧地与海相环境联系起来以前，研究者就已经认为两种建造之间具有比较密切的关系本文试图以世界主要的沉积盆地为例，对其含煤油气性的问题进行探讨世界各地含煤油气性概况欧洲

1.在中欧含油气盆地的外围，已知有象卢布林、下莱茵、东方、来比锡等一系列的古生代和中生代的含煤盆地潘诺尼亚中-新生代的含油气盆地包括迈切克、上潘诺尼亚等几个含煤盆地前喀尔巴什―巴尔干含油气盆地和彼得罗沙含煤盆地与前喀尔巴什山地区的新生代地层有联系业已查明，北海和挪威大陆边缘石炭纪和侏罗纪的煤层曾经是气田的产气层,俄罗斯和独联体其它国家2在顿涅茨克含煤盆地的石炭纪煤田中，至少发现了个油气田根据最新资料，在西西伯利45亚含油气盆地中，煤炭资源超过义二迭纪和中生代煤炭储量为的勒拿河含煤盆地与101013x1012t勒拿一维柳伊含油气盆地在分布区域和地层上相吻合中亚的费尔干纳含油气盆地与南费尔干纳侏罗纪的含煤盆地区域和地层相吻合曼格什拉克三迭纪和侏罗纪的含油气盆地与卡拉套山脉同时代的含煤盆地相连接阿姆河含油气盆地的白垩纪和老第三纪的含油气地层之下，隐伏有侏罗纪的含煤地层亚洲

3.在中国大陆，对含油气盆地与含煤盆地关系的研究最为清楚，松辽含油气盆地与北票含煤盆地相吻合，华北含油气盆地与华北平原含煤盆地和鄂尔多斯含煤盆地相吻合在中国西北部的塔里木盆地和准喝尔盆地，蕴藏着极其丰富的煤和油气资源中国研究人员指出，在吐鲁番盆地，侏罗纪的煤已生成了高沥青质的石油在沙特阿拉伯的中生代地层中，探明了一系列厚达的煤层南里海含油气盆地（伊朗）与15m厄尔布鲁士山的侏罗纪含煤盆地相吻合，而克尔曼和泰贝萨含煤盆地又与卢特沙漠含油气盆地相吻合在阿曼湾，发现了可采储量为的煤田40X10%非洲

4.西摩洛哥含油气盆地的产层下伏有蒂尔库煤田和其它一系列煤田的含煤沉积层在阿尔及利亚一利比亚含油气盆地区域内，已知有石炭纪的阿巴德拉和凯纳德萨大型含煤盆地和白垩纪的基克拉、梅泽里夫和塔尔胡那大型含煤盆地前里海含油气盆地与石炭-侏罗纪的威特班克含煤盆地相吻合，白垩纪的莫桑比克含油气盆地下伏有石炭-二迭纪的万基含煤盆地在几内亚湾含油气盆地区域内，分布有一系列的含煤盆地研究表明，在埃及西部沙漠中的侏罗纪的煤层也是产油层尼日利亚三角洲也是一例，在这里晚白垩世-第三纪的陆生植物的残留层也是生油层.北美洲5该大洲几乎所有的沉积盆地均含有一定比例的油、气和煤石炭纪的含油气盆地和含煤盆地（前阿帕拉契亚含油气盆地和阿帕拉契亚含煤盆地，伊利诺伊斯、密执安、彼尔姆、西方含油气盆地和同名的含煤盆地）以及中生代的含油气盆地和含煤盆地（西加拿大含油气盆地、艾伯塔、格林河、保德河、尤宁堡含煤盆地）均位于统一的构造中在圣胡安含油气盆地中，除了蕴含大型的油气藏以外，还发现以上的煤，在该盆地上，煤气开采正在进行200X1012t在墨西哥湾中-新生代的含油气盆地中，已知有得克萨斯、密西西比和萨维纳斯等大型含煤盆地在美国阿拉斯加州与加拿大边界上分布有马更些一波弗特大型含油气盆地，在其范围内的大陆架上，打了48口井，查明了晚白垩世-早第三纪的河流相和三角洲相的地层，其中含25〜30层厚度为

0.4〜

0.7m的煤上层为褐煤，向下变为长焰煤煤的储量为610X10t,其中0〜300m储量为75X1012t,300〜1800m储量为1以上储量为320x102t,1800m15X

101.南美洲6这里主要的煤油气盆地集中在中生代和新生代的地层中在该大洲北部，阿尔特—亚马逊含煤盆地和上亚马逊含油气盆地便是这样的例子塞列洪含煤盆地和一系列较小的煤田与马拉开波大型的含油气盆地相吻合巴拉那含油气盆地包括圣卡塔琳娜和其它一系列的二迭纪的含煤盆地在巴塔哥尼亚含油气盆地中已知有几个中生代的煤田澳大利亚

7.研究者在对二迭-白垩纪的鲍恩盆地和苏拉特盆地、二迭-三迭纪的库珀盆地和中-新生代的吉普瑟兰德盆地等这样的一系列沉积盆地的研究中查明，含煤层是主要油气田唯一可能的生油层，并划分出含煤层在油气生成过程中曾起过举足轻重的作用的一系列第20卷第2期李有拄沉积盆地含煤油气性的问题____________________________A3•含油气盆地侏罗-白垩纪的叶罗曼加含油气盆地和中-新生代的卡那封含油气盆地便属于这样的盆地印度尼西亚8,在南苏门答腊、巽他海峡和西北爪哇个渐新世-中新世的含油气盆地中确定出渐新世含煤层生3油的重要作用在马哈坎三角洲（库泰伊含油气盆地和加里曼丹岛），中新世的含煤建造也是产液态燃的地层讨论资料分析表明，含煤建造和含油气建造彼此关系特征可能有差异在地层剖面上（西西伯利亚、勒拿、圣胡安、鄂尔多斯和鲍恩剖面）可以互层出现，在平面上（曼格什拉克剖面一卡拉套剖面、顿涅茨克剖面一第聂普罗沃-顿涅茨克剖面构成的平面）互相过渡含煤盆地往往隐伏于含油气盆地之下（如中亚的盆地）O沉积盆地的煤层和夹层中蕴藏的煤的总储量估算有其中包括世界上正式公布的50X10121,以内储量为非可采层和夹层的储量为大于储量为含油气1800m15X10t,15X10t,1800m5X1012,盆地内储量为15X10，煤化作用（褐煤为2〜SnP八，贫煤为400m3/t,平均为200m%）过程中形成的气的总储量可估算为这种气体大部分移流到大气中，一小部分留在天然圈闭中，10X1015m3呈气田形式保存下来，而另一小部分则被吸附到煤层中被煤层吸附气体的平均含量为按此lOm%,数值可将全部煤（）换算成义的气体.H.叶尔马科夫和、、斯科罗波加托50x10%

0.510”1113B BH夫也得出这样的近似值煤生成液态煌规模的问题始终很清楚如果注意到在液态燃生成过程中只有类脂物组份（角质膜、抱子和树脂体等）加入，那么对煤中类脂物组份含量的粗略估算表明，当其含量为时，世界1%上的煤资源中就存在

①义这种类脂物组份50X1012t5102t传统上以欧洲和北美洲晚石炭世盆地为根据认为只有煤是产气层这一时期的煤主要由镜质体和微情性煤组份构成，其中的角质膜和树脂质极其罕见富角质体组份的中生代的煤研究得十分差，这是因为赋存这些煤的沉积盆地厚度很小，不能可靠地研究出煤与生油的关系年赫德堡首次查明了石油与陆相有机物的关系他指出，高蜡和低硫石油通常与非海相1968的且常常含煤的地层有关同时，一系列油气盆地表明，含煤建造是烧类的主要源泉然而在什么样的条件下含煤地层能成为生汕层并能析出液态石油的问题始终悬而未决由于煤中存在藻类体、类脂物组份、沥青（即“还原”镜质体组份），亦即在富氢的镜质体组份，这引起其中氢含量增高煤中氢含量高是一个关键的问题为了确定潜在生油煤，汉特在1991年提出以下几条鉴定标准（（原子比）＞DH/C

0.9;（）氢指数（）＞2HI200;新福石油科技信息年月6・4・（）类脂物组份含量＞315%确定本类型煤的第个典型参数是老鲸烷与植烷比值高根据鲍威尔等人（）的观点，该比41994值应当大于3〜4但是他们确信，只有在把质量平衡与热解资料结合的条件下，才能对煤生油的潜力作出有根据的评价毫无疑问，原始有机物的成分、气候和沉积环境等其它因素是煤生油潜能形成的重要条件有机物中的壳质体数量大大增加与三迭纪和侏罗纪中针叶植物发育以及白垩纪中被子植物发育有关澳大利亚生油含煤层就与这些植物发育时期有关、科林逊等人（）指出，石炭纪的煤可能是M E.1994石油组份的来源问题在于，如何能使这些组份脱离煤母质年嘉利等人查明，库珀盆地二迭1994纪的煤层中，微惰性煤含量达的煤是生油的主要物质，而成岩成因的微生物残留物是石油的主要70%来源早石炭世的煤与中、晚石炭世的煤不同之处在于它富含类脂物组份在顿涅茨克和莫斯科附近的含煤盆地以及乌拉尔和滨里海地区的一系列煤田中，其含量为10%〜30%根据这种事实，我们把早石炭世地层看作为生煌的区域来源在不同的成熟阶段和不同的温度范围内，煤的不同组份都参与生油过程生成物取决于煤的显微组份，研究有机物岩石学也强调这一点（见表）1表1煤化作用中生油煤的是微组份I据A.嘉利

（1994）和*.霍控费

（1994）资料拟墙！镜质体的反射率R（%）显微组份液态燃相对含量生成开始量大范围藻类体最大

0.

71.1角质体

0.

60.7~

0.9泡煤

0.

60.7〜

0.9树脂体

0.5~

0.

80.5~

0.8沥青质体中高

0.

40.

5、

0.8由一松木质栓体

0.

40.5~

0.8镜质体中

0.

450.5~1低微情性煤04—（根据细毯有机物残留体计算）从表上可见，在主要成油带开始形成以前，木质栓体和沥青质体就以类脂物组份组中的首批1组份进入生油阶段其余的组份在主要成油带开始形成时期进入生油阶段，然后仅有藻类体开始生油图上表示生成大量气体和轻煌的情况不是与微惰性煤本身物质有关，而是与充填它的细菌生物量的1产物有关，澳大利亚库珀二迭纪煤盆地的例子说明了这一点博弗特一马更些含油气盆地计算表明，煤中树脂体和其它类脂物的数量足以生成现有石油资源在美国圣胡安含油气盆地中，上白垩统的夫鲁兰德组含煤层具有很大的生油气潜力，由该组煤层可获得与煤同生的非工业油流该含油气盆地中，煤的储量超过200x1012to在挪威的北海领域侏罗系布林特群和维斯兰德群地层中，厚度达的煤层是气态煌和液态烧的1m产层这里的煤是长焰煤、气煤和肥煤在相应的图幅上，这里划分出独Rm丁泡子萤光生成蜂的煤素质煌的成熟度生成的燃产物%℃颜色颜色L SbDv TV1-23未成熟的燃生物成因的甲烧22-33056041成熟开始

800.73-411510石油1306134-5195-615成熟的和1656-7过成热的燃:80干气7重燃李有杵沂.积盆地含煤油盆地的问题第20卷第2期田］煤的份成燎带［根据

11.黄1991和冰.霉拉赞1988资料拟编】胞子和萤光的颜色1一天兰色:2—绿色一黄色色5红色6棕色7——照色立的煤成油带或煤成气带在丹麦中央地堑的霍拉尔德气田上，已知有层煤，它们主要由那些在一定条件下能生成石油5的角质体和结构镜质体构成在中国的含油盆地中，煤在石油的形成中具有很大的意义在准喝尔、塔里木和吐鲁番盆地中，侏罗纪含煤地层被认为是产油层在准喝尔盆地中，煤的储量超过在鄂尔多斯盆地二迭270x10%纪和侏罗纪的地层以及在煤含稳定组达的煤田老第三纪沉积层中，都显示煤与石油有20%Huanxian轻煌气体密切的关系在印度尼西亚加里曼丹东部、苏门答腊南部和爪哇岛上的新老第三纪的煤层中，对油田形成起很大作用的稳定组和镜质体含量都很高在独联体国家的含煤盆地中都发现有既呈类油脂沥青状，又呈液态石油形式的含油标志例如，在早石炭世的煤含稳定组达的基泽洛夫煤盆地中，当“列宁”、和矿井及其它矿井掘进32%1*2”6#中，石油从爆破眼中喷出，并由煤层顶板流出伯朝拉煤盆地南部，已知有不大的二迭纪帕迪梅伊甲烷-环烷油田，其烷烧、环烷煌和芳烽的含量分别为、和26%20%15%库兹涅茨克盆地，发现许多二迭纪的含油标志在该盆地北部，长焰煤发育破坏阶段，MK1烷烧、环烷煌和芳煌的含量分别为、和盆地向南面，随着煤化程度增强达到焦煤和26%53%21%瘦煤阶段MK4和MK5,发生石油甲烷化，烷燃含量增到75%〜85%,而环烷煌和芳煌分别剧降到10%〜20%和2%〜3%在顿涅茨克煤盆地的西北，早石炭世的沉积层中间有几个不大的甲烷-环烷成分的油田这里的煤含稳定组达往盆地东南方向上，随着变化程度增强，达到焦煤和瘦煤阶段，就象库兹巴斯30%一样，发现强烈地石油甲烷化含烷煌环烷煌94%,1%,芳煌）5%o在卡拉干达盆地的早石炭世含煤地层中，发现由重油与细散煤的混合物构成的沥青质（含烷烧环烷煌芳煌）32%,35%,33%o由于含煤地层遭受到强烈的破坏，岩石变质程度高，加上缺乏可靠的盖层，所以独联体国家的主要煤盆地中没有发现大型油田应该特别强调指出，在大多数含油气盆地中，煤的研究都没有引起人们足够的重视这在很大程度上与当时根据测井资料把煤层错误地划分成碳酸盐岩地层（西西伯利亚）而采取不取岩心钻进有关系世界各国问题的现状美国对煤层和含油气盆地中甲烷资源的研究和开发最为详细（单位均为圣胡安含油气1012m»盆地为布莱克―沃里奥尔煤盆地为阿帕拉契亚含油气盆地为保德河、尤宁堡、格林河和

1.4;

0.6;

3.1;派森克里克煤盆地分别为、、和年从口油井的煤层中工业开采甲烷几乎

0.

80.

32.

42.419956500达其中包括圣胡安含油气盆地中（阿帕拉契亚含油气盆地中（28X109m3,24X lPm3,

0.9X lPm3,布莱克一沃里奥尔煤盆地

3.2x109m3甲烷的平均开采价为$

76.3/1000m3采气井深度为200〜气体的成分为甲烷（）重燃和气体（）从年中期起在保德河煤盆地打了约820m,94%,CO26%1995口井开发煤层甲烷，因此使甲烷的日开采量从年的增到年的

50019912.8X104m3/d199680x104m3/d,煤层厚度为12〜27m,埋深180m最近的5年中，从600〜1000个新采气井日开采的甲烷数量增加到气的成本为一个油井投资费用为包括钻

4.2X106m3/d$140/1000m3$35000,探的设备安装和采气成本笔者认为，煤赋存在破坏带以外，未遭受到热解作用，气体是生物成Id因的最初产气量（

0.8〜

3.4）X104m3/do单井的最大采气量估计有（8〜11）XI0630nl在美国，从煤层开发甲烷的方法取得了专利权其中一种方法是向煤层不断注入内燃机所产生的气体这样可使气井中甲烷的解吸作用活化另一种方法是向煤层注入能使甲烷解吸的惰性CO2气体，以便回收含甲烷的气体应该强调，在美国所有的含油气盆地中进行煤层甲烷的开采，并非都具有经济效益在气田开发前，运用钻井对煤层甲烷开发问题进行一系列研究或通过对矿井鼓风系统排出甲烷的情况的研究，研究者都指出，技术工艺不完善，甲烷比天然气的燃烧值低是这个问题的一个主要因素可是运用净化和压缩甲烷的新工艺可以把甲烷作为天然气的补充原料用于热电站、汽车燃料和获得合成液态燃料上中国在年天然气开采量（）的基础上，计划在最近几年把煤层甲烷的年开采量从199417X10n3提高到3中国研究者对煤样岩石学研究结果表明，煤层中的小断裂和劈

0.3X109m/a3X109m/a理是在变质作用过程中，在岩石影响下由于气体压力屡次剧降而形成的王胜威（）建议将这些1996资料用来提高煤层去气的效果在南非，美国能源局正在设计德兰士瓦省（列博维）甲烷的开采工作，为此将打聋/杜；沉积盘地含媒油先仁的冏我几百口专门的采气井在津巴布韦，一家英国公司正在布拉瓦约和维克多利亚堡之间的卢密姆比煤田的煤层中对甲烷进行勘探在一口井的300〜450m深度内厚度为100m的煤层中，探明了大量吸附甲烷甲烷的含量为

2.3〜

5.3m3/t,计算开采这种气体的成本为$70/1000m3在澳大利亚新威尔士盆地上（悉尼）的毛拉露天煤矿采场上，顺着长的煤层打了一口1607m深度为的井在该井钻进过程中成功地进行了局部水解聚丙烯酰胺的生物分解泥浆的实验1647m在俄罗斯，艾鲁尼等许多研究者坚持不懈和富有成效地从事煤成气问题的研究工作这些A.T.研究结果为组织大量地从地下煤层开采甲烷的工作奠定了基础在俄罗斯和哈萨克斯坦，无论是含煤盆地，还是某些含油气盆地，甲烷的储量都超过100X10m3（见表）2表2俄、哈某些盆地中变质煤成气的储量从煤层中迁移出残留在煤层中煤的储量形成的生气量盆地时代气体的数量气体的数量X10,t X10,2m3（X10,2m3）（X10,2m3）顿涅茨克盆地石炭纪14128262库兹涅茨克煤盆地石炭纪、二迭纪56312710522卡拉干达煤盆地石炭纪45972伯朝拉煤盆地二造纪26352466太梅尔煤盆地二造纪21743394南雅库特和托克煤盆地侏罗-白垩纪

449820.5勒拿含油气盆地二造纪170034032317侏罗-白垩纪164218017010总计334252049327西西伯利亚含油气盆地侏罗-白垩纪330065562233根据、马雷舍夫等人的资料（）煤层属于低渗透率、排气缓慢的巨大储集层O.H1996,这就需要运用专门的开采工艺（在油井周围具有扩眼作用的水动力作用），能使排气量比传统的水力压裂法提高4〜9倍在库兹巴斯煤盆地中，运用新的工艺方法在6〜8a内将使从煤层中开采甲烷的数量达到（7〜10）X10911/a目前在库兹巴斯已成立了“甲烷气体”股份公司，其任务包括在叶龙纳科夫地区个煤层的煤中平均含甲烷疗八的地段上打口气井该气田的开采可3015500以代替现在白克麦罗沃州年供气量达到的秋明气田在库兹巴斯正在进行着“通过矿山6X109m3/d工程动态（保证以后采集甲烷的气体储层得以补充）的预测能够控制矿井中甲烷运移方向”的研究在顿涅茨克煤盆地中，划分出一块专门的实验场，用于评价和开发煤层甲烷方法研究以及封闭矿井中煤层甲烷开发新工艺研究必须指出，1991年在卡拉干达煤盆地的坚捷克煤矿区从4〜6m厚的煤层中开采甲烷的实验以失败告终，尽管焦煤、肥煤含气率为20〜25m3/t甲烷与成煤物质的关系非常密切，加之采气工艺又很不完善是造成这次失败的原因应当对能源奇缺的乌拉尔地区各煤盆地地下开采甲烷可能性的问题分别加以研究新最石油科故信名年月•8•19996和详细讨论乌拉尔地区象基泽洛夫、叶果尔申斯克-卡缅斯克、切利亚宾斯克等一系列煤盆地的煤以含气率很高为特点（10〜30m3/t）,许多矿井因而被迫关闭对于远东象南雅库特、泽梁、游击队、布里亚等含气率高的那些煤盆地来说，也必须对这个问题进行研究根据各种评价，世界煤盆地中甲烷的远景开采量为（96〜135）X109n）3d,其中美国为（45〜60）X109m3/d,俄罗斯为（12〜18）XICPmS/d,中国为（9〜14）X109m3/d含煤盆地中甲烷的工业远景开采量达到（470〜600）X109m3/d,占世界天然气开采量的20%〜25%综上所述，对世界含煤盆地和含油气盆地资料的分析证明它们在含煤油气建造中具有密切的关系，因此对这种建造需要认真综合的研究含煤建造和含油气建造相互特征可能各异它们在剖面上可交替出现，在平面上互相过渡含煤地层常常下伏于含油气地层之下可以把含煤层当成是巨大的生煌层煤不仅可以生成气，而且可以成液态烧，特别是当其含有大量的类脂物时在有利的条件下，这些液态烧便形成独立的油气田煤盆地和含油气盆地的煤层蕴含巨大的气体（以甲烷为主）资源230x10^这个数字可与天然气资源相比在美国，工业开采甲烷正大规模地进行年，其开采量为其中圣胡安油气盆199528X109m3,地为24Xl（）9m3,沃里奥尔煤盆地为3X109m3和阿帕拉契亚煤盆地为

0.9x109m3o采气成本为在许多国家，正加强工业开采煤层甲烷的准备工作$70/1000m3在甲烷开发发达的俄罗斯，库兹涅茨克、伯朝拉和顿涅茨克（东部）盆地最有开发远景必须对能源匮缺的乌拉尔、远东地区煤层甲烷开采的可能性和合理性作出评价从煤层开采甲烷会遇到各种困难，截止目前，远非在所有的煤盆地开发甲烷中都经济有效为详细探讨这个重要的问题，必须进行地质学、地球物理学、地球化学和岩石学等方面的综合研究，这不仅具有理论意义，而且也具有很大的实践意义煤盆地中甲烷的远景开采量要占世界天然气开采量的20%〜25%译自《》Pa3eAKa HoxpaHa Hemp199712:2-7收稿日期1998-10-29。