华巍 王红玫
摘 要：要想更好的了解、探明深部煤层气，甚至进行深部煤层气的开发，需要了解深部煤层气的基本地质问题，为了能够更好的研究和探明深部煤层气的基本情况，本文对深部煤层气的基本地质问题进行简要的探究和分析。
关键词：深部煤层气；煤层气；基本地质问题
中图分类号： P618. 11 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）12（a）-0000-00
引言
据了解，近几年来，作为一种重要的非常规能源，煤层气受到越来越多的关注，从我国的煤层气资源情况来看，在陆上2km以浅的煤层气资源的总量当中，1km以深的煤层气的资源总量大约为22.53×1012m3，占2km以浅煤层气总量的61.2%。在我国1500-3000m埋深的煤层气资源中，煤层气地质资源量大约为30.37×1012m3，是1500m以浅煤层气资源量的2倍左右[1]。这说明我国的煤层气资源以深部煤层气为主，并且深部煤层气成为我国持续开发生产煤层气产业的重要资源基础。为了能够更好的探明深部煤层气的主要情况和开采条件，本文对深部煤层气的基本地质问题进行简要的探究和分析。
1深部煤层气的基本概述
对于深部煤层气的概念，矿产资源界截止到目前为止并没有明确的关于深部和浅部的矿产资源的界定，在固体矿产的开发方面，不同国家的深部并不相同，较为普遍的是开采深度超过600m的属于深井开采，但是在南非，开采深度要在800-1000m的深度才算深井开采。在煤炭资源的开采中，关于“深部”这一词，有不同的概念和定义，包括临界深度、亚临界深度、超临界深度等。
从深部煤层气的特点来看，和浅部的煤储层相比，深部煤储层的地应力和地层温度、地层的流体压力都比較高；与常规游离状态的天然气相比，深部煤层气作为非常规能源资源，深部煤层气的存储属于吸附状态，因此，进行深部煤层气的开采时，需要先对煤层气进行解吸，并且这种吸附和解吸的特性与地层压力和地层的温度有着非常密切的关系。据了解，从地质学的角度来看，地应力的状态受到埋深的影响，不同埋深的地应力状态不同，并且和地层的温度具有一定的耦合关系，地应力状态的不同决定了煤层气的深部和浅部的煤储层工程力学性质的不同，并且对深部煤储层的渗透性、改造方式及改造的效果具有一定的影响。地应力和地层流体压力之间具有耦合关系，并且这种耦合关系对深部煤储层的有效应力起着一定的决定作用，同时对深部煤储层在排采过程当中的渗流能力；有效应力和地层温度之间的耦合作用对煤储层的吸附和解吸特性进行控制，从而对深部煤储层的含气量和深部煤层气井的排采工作制度都具有非常深刻的影响。
2深部煤储层的地质条件
从深部煤储层的地质条件来看，深部煤层气的“临界深度”实际上是一种状态，这种状态是地应力状态、地层温度状态、煤储层状态三者之间的函数，其中地应力状态和地层温度状态对深部煤储层特性的外在地质因素具有直接的影响，而煤储层状态影响的是深部煤储层特性的内在地质因素。基于这三者的函数关系，一是涉及到了深部煤层的含气量，并且其内在地质因素和煤层吸附性之间存在一定的成因关系；二是对煤储层的渗流能力和可改造性的特征具有一定的影响，与外在地质因数和煤层气解吸-扩散-渗流-产出这一煤层气的开采过程有着一定的关联。
据了解，深部煤储层的特殊地质条件与较高的地应力和地层温度有关，并且这种地应力和地层温度属于深部煤储层地质条件特殊性的最根本的两个地质因素，深部煤层气的地质条件的特殊性和显现的特征。较高的地应力会显著增强深部煤储层的应力敏感性，导致深部煤储层的孔渗性恶化；较高的地层温度则使得深部煤储层的温度敏感性变得更强，从而会降低深部煤储层的吸附性。在地应力和地层温度的耦合作用下，形成了较高地层压力和温度条件下的煤岩力学性质及煤储层的含气状态，进一步对深部煤储层的地球物理探测响应、寒气系统、煤层气的开采可行性等进行控制。
3深部煤层气的几大特点
自发现煤层气这种非常规能源资源以来，我国不断的探测深部煤层气，对于深部煤层气的探测和研究，从一开始的煤层含气量、煤层的渗透性、煤储层的压力等的分析到石炭系-二叠系中高阶煤层气地质条件的探索，并且现已有了部分的地质条件探索和研究成果，近两年来，在深部煤层气的研究方面，已经涉及到深部低阶煤储层的物理特性、煤层的解吸性、深部煤层的成藏效应及可改造性等。下面，笔者就现有的深部煤层气的相关研究成果对深部煤层气的几大特点进行简要的探究和分析。
3.1深部低阶煤储层的吸附性和含气量
对于深部低阶煤储层的吸附性和含气量，以我国的鄂尔多斯盆地东部、济阳坳陷、沁水盆地三个地方的研究结果来看，从宏观角度进行分析发现，深部煤层含气量的临界深度和三个方面的地质因素之间具有一定的函数关系，当地温场和煤储层的流体压力状态相似的情况下，煤阶会随之增高，此时的临界深度就会变浅；当煤阶和煤储层的压力状态相似时，低温场的温度会呈梯度状下降，从而加深其临界深度；当地温场和煤阶相似的时候，临界深度的变化则随着煤储层压力梯度的增高而变浅。
在深部低阶煤储层中，低阶煤储层的含气量与中阶、高阶煤储层含气量的变化规律有相同点，也存在不同的地方，以准葛尔盆地中的低阶煤为例，准葛尔盆地的低阶煤中，含气量的临界深度受到流体压力的影响比较小，反而低温对含气量的临界深度有着非常显著的影响，同时在准葛尔盆地的低阶煤储层中，深部低阶煤储层含气量的主要成分是游离气量。在准葛尔盆地的东部地区，煤层的埋深变大，这里的低阶煤储层饱和吸附量呈先增后降的状态，同时该处的含气量临界深度与地温梯度、孔隙率、含水饱和度、地应力等多个因素有关，煤储层的总含气量和含气量的临界深度由吸附气量和游离气量在特定埋深条件下的相互关系所决定，吸附气量和游离气量在特定埋深条件下的相互关系。其中吸附气量存在非常明显的临界深度，并且其溶解气量在不同深度情况下对含气量的贡献都非常的微弱；游离气量则随着埋深深度的不断增加而快速增高，当埋深深部不在增大时，游离气量的临界深度并不明显，存在一定的停滞深度，这种停滞深度的增速显著变慢。
3.2深部煤层气的可解吸性和产出阶段的敏感性
对于深部煤层气的开采，据悉，进行深部煤层气解吸时，会受到很多地质因素的影响，以鄂尔多斯盆地东部和沁水盆地南部的长焰煤为例，在整个煤层气解吸的过程当中，随着吸附压力的不断降低，煤层气的解吸速率从零解吸到线性解吸、非线性快速解吸三个不同阶段，其中温度的敏感性主要集中在非线性解吸阶段，在非线性解吸阶段，地温越高，解吸的速率就越大。从这个特点可以看出，深部煤储层的温度的高低对产气高峰期以及之后的煤层气井的生产阶段具有非常重要的影响，深部煤储层的温度越高，产气的高峰到来的也就越早。当煤阶和煤储层含气量相同的情况下，临界解吸的压力会随煤储层的埋深深度的增加呈现单调的非线性升高，当埋深深度和煤阶条件相同的情况下，煤层的含气量越高，临界解吸的压力也越大。
4结语
在我国的煤层气产业当中，要能够保证煤层气持续不断的发展，要求具备丰富的深部煤层气资源，对于深部煤层气资源，经过前期的探索和研究发现，深部煤储层的地质条件有两个非常重要的特征，一是地应力较高，二是地层温度较高；这两个特点使得深部煤层的可压缩性比较高，同时降低了煤层的渗透性和弹性[2]。
总而言之，从上述的分析和探究中可以看出，在深部煤层气的探测、深部煤层气含气量的探明、深部煤层气井的开采等多个方面都与深部煤层气的基本地质因素有着非常重要且密切的关系，只有深入的研究深部煤层气的地质情况，才能更好的进行深部煤层气的探测、开采，为我国的能源资源做出更大的贡献。
参考文献
[1]肖家乐.深部煤层气基本地质问题分析[J].内蒙古煤炭经济，2017（10）：159-160.
[2]李松，汤达祯，许浩.深部煤层气储层地质研究进展[J].地学前缘，2016，23（3）：10-16.
