当前，中国深部（埋深＞2000m）煤层气勘探开发呈现出多点开花、全面发力的新局面，鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地和四川盆地等大型盆地不断取得深部煤层气井产量的重大突破。煤层气开采的深度禁区不断被突破，在2000～4000 m深度均有煤层气试采。近3年来，深部煤层气产量和探明储量均取得了快速的增长。
2000m以深的地层温度普遍达到70℃以上，储层压力超过20MPa，三向地应力超过50MPa。在高温、高压、高应力条件下，深部煤层的地质属性及煤层气产出规律表现出不同于浅部煤层气的特殊性。有研究者指出“埋深超过2000m的煤岩气具有高压力、高温度、高含气、高饱和、高游离的特征，开发时可依靠地层自然能量，实现游离气与吸附气接力产气”。因此，认识深部煤层气的特殊性，是准确把握其地质禀赋和产出规律的迫切需求，这对于丰富深部煤层气地质理论、指导深部煤层气地质选区和优化开发方式具有重要的研究价值。
中国矿业大学杨兆彪教授团队在国家自然基金、企事业单位委托项目的资助下，近年来主要开展了深部煤层气储渗、赋存富集、运移及产出的研究，阐明了深部煤层气特殊的地质禀赋及产出规律，取得了4方面的研究认识，包括：深部煤层储-渗系统的特殊性、深部煤层气赋存与富集规律、深部煤层气流体传输的特殊性以及深部煤层气的释放产出规律。相关研究认识刊登在《石油学报》第46卷第8期。
（1）深部煤层的储集空间主要以小于2nm的微孔为主，储层为典型的纳米储层。随着煤阶的增大，煤层中微孔体积占比逐渐增大。微孔是吸附气赋存的主要空间，微孔体积占比在一定程度上代表了煤层中吸附气含量的占比。深部煤层具有典型的双重孔-缝结构，但其孔隙度和渗透率在深部高温、高压条件下会发生衰减。
（2）深部煤层气不同赋存状态间的分配变化是温度、压力和赋存空间共同耦合作用的结果，随埋深增加，煤层中的吸附气含量占比降低，游离气含量占比将增高，吸附气含量和总含气量存在明显的临界转换深度。深部煤层气的富集成藏是煤层物质组分、深度效应和保存条件“三元控气”共同作用的结果。其中，深度效应是深部煤层气特有的效应，保存条件对于游离气的富集至关重要。
（3）在深部高温效应下，煤层中吸附气的解吸量、解吸速率、解吸率和扩散系数都将明显提高，由此可以产生明显的甲烷解吸补偿效应，这使得煤岩在吸附气量减少的情况下也可以释放出更多的甲烷，同时，吸附气的解吸高峰期会更快地发生。高温条件下，较低的气水黏度比及界面张力更有利于煤层中气水两相的渗流。
（4）深部煤层气的产出行为实质上是在高温、高压和大规模水力压裂强化后，特殊的多相、多赋存态流体运动的综合表现。煤层气的产出过程也是超静孔隙压力逐渐消散的过程，进而普遍表现为初期高峰高产、中期稳定中产、后期稳定低产的衰竭式产出特征。深部煤层气在产出初期以游离气为主，在产出的中—后期以吸附气为主，在整个煤层气井的生产周期，游离气的产量占比接近原始煤层中游离气的含量占比。在深部煤层气井的产出气中，甲烷的碳稳定同位素值（δ13C1）随排采时间呈“Ｌ”型变化趋势，具有地质响应意义，即在排采初期以游离气产出为主的阶段，δ13C1快速降低且呈小幅稳定，而在排采中—后期以吸附气产出为主的阶段，δ13C1接近原始气藏的预测值且保持长期稳定。
论文链接：http://www.syxb-cps.com.cn/CN/10.7623/syxb202508002
