煤层气作为一种重要的清洁非常规天然气资源,其成因类型与分布规律显著受到盆地构造背景制约。中国含煤盆地类型多样、构造演化历史复杂,致使煤层气呈现出“同盆多类、同类多式”的复杂分布特征。尽管当前针对单一盆地或特定区块的煤层气地质研究与勘探实践已取得丰富成果,但跨不同构造单元、多类型盆地的系统对比与成因机制整合研究仍较为缺乏,这在一定程度上限制了对煤层气成藏规律的整体认识,也制约了普适性成藏理论体系的构建。为解决这一关键科学问题,西安科技大学鲍园教授团队联合中国科学院大学琚宜文教授及成都理工大学徐凤银教授组成跨校合作团队,开展了系统性研究。该研究基于全国17个典型含煤盆地(包括鄂尔多斯盆地、沁水盆地、准噶尔盆地、吐哈盆地、海拉尔盆地等)的2422件煤层气样品,系统测试了气体组分及碳、氢稳定同位素组成,并结合国内外106篇相关文献资料开展了综合对比分析。研究重点聚焦于克拉通盆地、前陆盆地与陆内断陷盆地3类中国主要的含煤盆地,旨在深入揭示不同盆地构造背景下煤层气生物成因、热成因和混合成因的判识标志、空间展布规律及其主控因素。通过开展大样本、跨构造单元的系统对比,试图构建一个适用于多类型盆地的煤层气成藏理论框架,以期为中国差异化的煤层气勘探与开发部署提供科学依据。相关研究认识刊登在《石油学报》第46卷第12期。
(1)明确了3类煤层气的成因与分布特征。识别出生物成因型、热成因型和混合成因型煤层气,并阐明了其与埋深、镜质体反射率(Ro)及盆地构造位置的对应关系。生物成因气分布于浅层(埋深<1800m,Ro<0.5%),热成因气富集于深层(埋深>3600m,Ro>1.5%),混合成因气广泛见于中—浅层(埋深为1800~3600m,Ro为0.5%~1.5%)。
(2)建立了3类盆地的煤层气富集模式。针对克拉通盆地,提出凹陷中心、斜坡带和边缘逆冲推覆构造3种富集模式;针对前陆盆地,总结了冲断带断层下盘、前端斜坡带浅层和前缘隆起带圈闭3类富集模式;针对断陷盆地,划分出洼槽区与斜坡区2类富集模式。
(3)提出了差异化勘探开发策略。针对前陆盆地浅层斜坡带和断陷盆地洼槽区/斜坡区的低阶煤生物成因或混合成因气富集区,建议探索微生物增产与注水工艺优化;针对克拉通盆地凹陷中心的深部热成因气富集区,推荐采用超临界CO2压裂等高效改造技术。
(4)深化了多类型盆地煤层气成藏理论。系统揭示了盆地构造、埋藏演化对煤层气成因与富集的控制机理,为鄂尔多斯盆、沁水盆、准噶尔盆等主力产区及南华北盆、塔里木盆等潜在区的资源评价与勘探部署提供了重要理论支撑。
论文链接:http://www.syxb-cps.com.cn/CN/10.7623/syxb202512006
