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[摘要]：煤层气的富集是煤层气的生成、储层、盖层、运移、聚集和保存等各个方面条件及其动态发展的有利配置，是诸多地质因素共同作用的结果。我国煤层气资源丰富，通过论述煤储层煤阶、渗透性、吸附性、埋深、变质程度等性质以及邻近围岩构造条件、沉积体系、地下水活动性了解相关的地质因素对煤层气富集的控制作用特征，进而有效分析控制煤层气富集的规律，合理开发煤层气，确保我国煤层气资源的安全生产。
[关键词]：煤层气 赋存 控气 地质因素
中图分类号：F416.1 文献标识码：F 文章编号：1009-914X（2012）32- 0503-01
一、中国煤层气分布
我国的煤层气资源极其丰富，煤层气资源总量为31.46 万亿m3。迄今为止最完整的煤炭资源勘探成果和煤层气含量的实测资料显示：我国煤层气埋深2000m 以浅的煤层气资源量为14.34 万亿m3；埋深1500m 以浅的煤层气资源量为9.26 万亿m3；埋藏深度介于1500-2000m 的煤层气资源量为5.08 万亿m3。区域上煤层气资源的分布受含煤地区的制约，使我国煤层气资源表现出富集高产的特征。在中国六大聚煤区中，煤层气资源量主要分布于华北、西北和华南区，东北仅占1.6%。我国大部分的煤层气资源分布在西气东输管运沿线，有很大的开发利用前景。
二、煤储层物性
（一） 煤阶
煤层气含气量随煤阶的增加呈现出急剧增高—缓慢增高一急剧增高一急剧降低的阶段性演化特征，尤其在低煤阶阶段表现的十分明显，无论是大区或区块均呈现这种趋势。
高煤阶煤的煤层气的含气量一般远远高于低煤阶煤，褐煤一焦煤初期阶段，煤层气含气量的急剧增高主要依赖于煤中微孔增多，孔比表面积加大和生气量增高；焦煤一无烟煤初期阶段，含气量仅缓慢增加，主要原因是新生成孔隙增大的空间有限；而无烟煤早期阶段含气量的再度急剧增高则是起因于甲烷不断生成的同时煤中孔隙空间明显增多和吸附性极度增强；无烟煤之后含气量急剧降低则是生气作用停止、镜质组化学结构再次发生重大调整而导致吸附能力趋于消失的结果。煤的吸附性能决定着煤层的储集能力和产出特征，其通常用吸附常数VL（Langmuir体积），PL（Langmuir压力）和等温吸附曲线来描述。
（二）煤储层孔裂隙
煤储层系由宏观裂隙、显微裂隙和孔隙组成的三元孔、裂隙系统。孔裂隙的数目直接影响着煤层气的储量，其张合程度以及连通性则对煤层气的运输产生影响，继而影响到煤层气开发过程中的可采资源量。再者当孔裂隙与外岩层孔裂隙存在连通的时候，由于压力的差值使气体向外界运移、逸散，导致煤储层中煤层气的含量大为减少，但是当外岩层的封闭状况良好时，逸散出去的煤层气或许会形成以煤型气为主的煤层气天然气藏。
（三）煤储层的渗透性
煤层渗透性是衡量煤层中气一水流体在压力差作用下通过有效孔隙流动能力的参数，用渗透率表示。它的好坏直接影响煤层气的产气速率和产气历程，其值大小取决于煤层的裂隙、孔隙的多少及连通性。
三、主要影响地质因素
我国煤田地质条件复杂多样，中国大陆壳在地质历史发展过程中遭受到西伯利亚、印度和太平洋板块多次挤压、碰撞，许多地区地壳升降频繁，褶皱断裂构造发育，岩浆活动性强，造成我国煤田构造复杂，火山岩侵入频繁，煤变质程度差别大等现象，对煤层气储层地质因素影响关系复杂，下面就我国煤层气储层中主控地质因素加以进一步讨论。
（一）构造地质条件
我国大多数含煤盆地地质构造特征复杂，煤层时代老，生气后经历了长时期的聚散历史。大部分煤区在煤变质结束后，煤系又经过了印支、燕山构造运动期的褶皱、抬升、剥蚀，煤层气大量散失，新生代地壳下降，接受了再次沉积，虽然埋深增加，但并没有补偿因剥蚀的沉积厚度，生烃作用停止，后期的地下水冲刷作用、构造的破坏作用相当强烈，含气饱和度低，因而造成储层压力偏低。在构造发育的地区，由于煤体自身非均质性的影响，渗透性极差的碎粒煤和糜棱煤一般呈孤立状分布，常常表现为异常高压，是煤层突出和煤矿安全最大的隐患。
（二）煤的变质程度
首先从生气的角度看，煤的变质程度越高，累计生成的甲烷就越多，气源充足有利于煤层吸附更多的甲烷。其次，煤的变质程度影响到煤的孔隙内表面积，从肥煤起，随变质程度的增高，煤的孔隙内表面积逐渐增大，使煤对甲烷的吸附能力增加。煤的生气量随煤级增高而急剧增多。在气煤之前，其生气量小于煤的最大吸附容量，而在气煤之后生气量大于煤的吸附容量。煤的吸附能力与煤孔隙内表面积有关，在煤变质系列中，不同煤级的煤对甲烷的吸附能力是不同的。因此可得出结论：煤的生氣量随煤级而升高，气煤、肥煤、焦煤的吸附能力低于其他煤级。
（三）煤层埋藏深度
通常情况下，同一煤层瓦斯含量随深度增加而增大，渗透率随深度增加而降低。我国由于复杂的构造运动，使石炭—二叠纪主要煤层都埋深较大，这就是我国煤层含气量较大而渗透率低的主要原因之一。
（四）地下水活动性
瓦斯可随地下水的流动而排放，地下水有助于瓦斯逸散。此外，水分子被吸附在煤或裂隙的表面后，减弱了煤对瓦斯的吸附能力；水分占据了煤的孔隙，排挤自由状态的瓦斯，因此煤层含水可降低瓦斯的含量。我国煤区构造特征复杂，断层发育，水文地质环境变化大，大片承压水分布较少，在沁水盆地、淮南地区、柳林等地区存在承压水封闭的煤层气储层，导致煤层气因水力封闭而富集。但由于地质历史中煤层气散失量大而缺乏水力能量补充，表现为低压特征。
（五）沉积体系
含煤沉积体系是由一系列具有成因联系的沉积相构成，不同含煤沉积体系中煤层发育状态、煤岩生气能力、煤层气体积浓度和煤层气保存条件等控气地质因素密切相关。常见的含煤地层的沉积体系有浅海一障壁海岸、浅海一无障壁海岸、三角洲、河流、湖泊和冲积扇六种。其中，浅海一障壁海岸和湖泊沉积体系中，其煤层的顶底板岩性一般为泥岩、粉砂岩以及泥质粉砂岩等细粒沉积，具有极强的封盖能力，对煤层气的储存最为有利。
四、结语
煤层气富集的必要前提，是生成、储集、封盖、运移、聚集、保存六方面条件及其动态发展过程的有利配置，同地质条件有密切联系，并受地质条件的制约。煤储层煤阶、渗透性、吸附性、埋深、变质程度等性质以及邻近围岩构造条件、沉积体系、地下水活动性主要控制着煤层气储集层发育特征，并对煤层气富集和成藏的封闭与保存条件起至关重要作用，在实际工作中，分析煤层气含量的控气因素时，应当注意各因素的异同，从中筛析出差异较大的因素，进而正确阐明不同煤田，同一煤田不同井田、同一井田不同采区煤层气含量差异的原因，正确的指导煤层气的开采或者抽放，尽最大可能降低事故的发生率和提高经济效益。
参考文献：
[1] 傅雪海，秦勇，韩晓训等.煤层气运聚与水文地质关系研究述评[C]北京：科学出版社，2005
[2]翟光明，何文渊.抓住机遇，加快中国煤层气产业的发展[J].天然气工业，2008
[3]冯增朝. 低渗透煤层瓦斯强化抽采理论及应用[M].北京：科学出版社，2008
[4] 傅雪海，秦勇，韦重韬.煤层气地质学[M】.中国矿业出版社，2007
[5]彭金宁，傅雪海.铁法矿区煤层气保存条件研究[J】.天然气工业，2006
[关键词]：煤层气 赋存 控气 地质因素
中图分类号：F416.1 文献标识码：F 文章编号：1009-914X（2012）32- 0503-01
一、中国煤层气分布
我国的煤层气资源极其丰富，煤层气资源总量为31.46 万亿m3。迄今为止最完整的煤炭资源勘探成果和煤层气含量的实测资料显示：我国煤层气埋深2000m 以浅的煤层气资源量为14.34 万亿m3；埋深1500m 以浅的煤层气资源量为9.26 万亿m3；埋藏深度介于1500-2000m 的煤层气资源量为5.08 万亿m3。区域上煤层气资源的分布受含煤地区的制约，使我国煤层气资源表现出富集高产的特征。在中国六大聚煤区中，煤层气资源量主要分布于华北、西北和华南区，东北仅占1.6%。我国大部分的煤层气资源分布在西气东输管运沿线，有很大的开发利用前景。
二、煤储层物性
（一） 煤阶
煤层气含气量随煤阶的增加呈现出急剧增高—缓慢增高一急剧增高一急剧降低的阶段性演化特征，尤其在低煤阶阶段表现的十分明显，无论是大区或区块均呈现这种趋势。
高煤阶煤的煤层气的含气量一般远远高于低煤阶煤，褐煤一焦煤初期阶段，煤层气含气量的急剧增高主要依赖于煤中微孔增多，孔比表面积加大和生气量增高；焦煤一无烟煤初期阶段，含气量仅缓慢增加，主要原因是新生成孔隙增大的空间有限；而无烟煤早期阶段含气量的再度急剧增高则是起因于甲烷不断生成的同时煤中孔隙空间明显增多和吸附性极度增强；无烟煤之后含气量急剧降低则是生气作用停止、镜质组化学结构再次发生重大调整而导致吸附能力趋于消失的结果。煤的吸附性能决定着煤层的储集能力和产出特征，其通常用吸附常数VL（Langmuir体积），PL（Langmuir压力）和等温吸附曲线来描述。
（二）煤储层孔裂隙
煤储层系由宏观裂隙、显微裂隙和孔隙组成的三元孔、裂隙系统。孔裂隙的数目直接影响着煤层气的储量，其张合程度以及连通性则对煤层气的运输产生影响，继而影响到煤层气开发过程中的可采资源量。再者当孔裂隙与外岩层孔裂隙存在连通的时候，由于压力的差值使气体向外界运移、逸散，导致煤储层中煤层气的含量大为减少，但是当外岩层的封闭状况良好时，逸散出去的煤层气或许会形成以煤型气为主的煤层气天然气藏。
（三）煤储层的渗透性
煤层渗透性是衡量煤层中气一水流体在压力差作用下通过有效孔隙流动能力的参数，用渗透率表示。它的好坏直接影响煤层气的产气速率和产气历程，其值大小取决于煤层的裂隙、孔隙的多少及连通性。
三、主要影响地质因素
我国煤田地质条件复杂多样，中国大陆壳在地质历史发展过程中遭受到西伯利亚、印度和太平洋板块多次挤压、碰撞，许多地区地壳升降频繁，褶皱断裂构造发育，岩浆活动性强，造成我国煤田构造复杂，火山岩侵入频繁，煤变质程度差别大等现象，对煤层气储层地质因素影响关系复杂，下面就我国煤层气储层中主控地质因素加以进一步讨论。
（一）构造地质条件
我国大多数含煤盆地地质构造特征复杂，煤层时代老，生气后经历了长时期的聚散历史。大部分煤区在煤变质结束后，煤系又经过了印支、燕山构造运动期的褶皱、抬升、剥蚀，煤层气大量散失，新生代地壳下降，接受了再次沉积，虽然埋深增加，但并没有补偿因剥蚀的沉积厚度，生烃作用停止，后期的地下水冲刷作用、构造的破坏作用相当强烈，含气饱和度低，因而造成储层压力偏低。在构造发育的地区，由于煤体自身非均质性的影响，渗透性极差的碎粒煤和糜棱煤一般呈孤立状分布，常常表现为异常高压，是煤层突出和煤矿安全最大的隐患。
（二）煤的变质程度
首先从生气的角度看，煤的变质程度越高，累计生成的甲烷就越多，气源充足有利于煤层吸附更多的甲烷。其次，煤的变质程度影响到煤的孔隙内表面积，从肥煤起，随变质程度的增高，煤的孔隙内表面积逐渐增大，使煤对甲烷的吸附能力增加。煤的生气量随煤级增高而急剧增多。在气煤之前，其生气量小于煤的最大吸附容量，而在气煤之后生气量大于煤的吸附容量。煤的吸附能力与煤孔隙内表面积有关，在煤变质系列中，不同煤级的煤对甲烷的吸附能力是不同的。因此可得出结论：煤的生氣量随煤级而升高，气煤、肥煤、焦煤的吸附能力低于其他煤级。
（三）煤层埋藏深度
通常情况下，同一煤层瓦斯含量随深度增加而增大，渗透率随深度增加而降低。我国由于复杂的构造运动，使石炭—二叠纪主要煤层都埋深较大，这就是我国煤层含气量较大而渗透率低的主要原因之一。
（四）地下水活动性
瓦斯可随地下水的流动而排放，地下水有助于瓦斯逸散。此外，水分子被吸附在煤或裂隙的表面后，减弱了煤对瓦斯的吸附能力；水分占据了煤的孔隙，排挤自由状态的瓦斯，因此煤层含水可降低瓦斯的含量。我国煤区构造特征复杂，断层发育，水文地质环境变化大，大片承压水分布较少，在沁水盆地、淮南地区、柳林等地区存在承压水封闭的煤层气储层，导致煤层气因水力封闭而富集。但由于地质历史中煤层气散失量大而缺乏水力能量补充，表现为低压特征。
（五）沉积体系
含煤沉积体系是由一系列具有成因联系的沉积相构成，不同含煤沉积体系中煤层发育状态、煤岩生气能力、煤层气体积浓度和煤层气保存条件等控气地质因素密切相关。常见的含煤地层的沉积体系有浅海一障壁海岸、浅海一无障壁海岸、三角洲、河流、湖泊和冲积扇六种。其中，浅海一障壁海岸和湖泊沉积体系中，其煤层的顶底板岩性一般为泥岩、粉砂岩以及泥质粉砂岩等细粒沉积，具有极强的封盖能力，对煤层气的储存最为有利。
四、结语
煤层气富集的必要前提，是生成、储集、封盖、运移、聚集、保存六方面条件及其动态发展过程的有利配置，同地质条件有密切联系，并受地质条件的制约。煤储层煤阶、渗透性、吸附性、埋深、变质程度等性质以及邻近围岩构造条件、沉积体系、地下水活动性主要控制着煤层气储集层发育特征，并对煤层气富集和成藏的封闭与保存条件起至关重要作用，在实际工作中，分析煤层气含量的控气因素时，应当注意各因素的异同，从中筛析出差异较大的因素，进而正确阐明不同煤田，同一煤田不同井田、同一井田不同采区煤层气含量差异的原因，正确的指导煤层气的开采或者抽放，尽最大可能降低事故的发生率和提高经济效益。
参考文献：
[1] 傅雪海，秦勇，韩晓训等.煤层气运聚与水文地质关系研究述评[C]北京：科学出版社，2005
[2]翟光明，何文渊.抓住机遇，加快中国煤层气产业的发展[J].天然气工业，2008
[3]冯增朝. 低渗透煤层瓦斯强化抽采理论及应用[M].北京：科学出版社，2008
[4] 傅雪海，秦勇，韦重韬.煤层气地质学[M】.中国矿业出版社，2007
[5]彭金宁，傅雪海.铁法矿区煤层气保存条件研究[J】.天然气工业，2006