天然氣、煤層氣、頁巖氣是怎么區(qū)別的它們之間是什么關系？

天然氣、煤層氣、頁巖氣是怎么區(qū)別的它們之間是什么關系？

天然氣層、煤層氣、頁巖氣層之間的關系：
專業(yè)上把天然氣稱為常規(guī)天然氣，而把煤層氣與頁巖氣稱為非常規(guī)天然氣，其本質(zhì)都是“天然氣”即天然形成之氣，他們都是古老生物遺體埋藏于沉積地層中，通過地質(zhì)作用形成的化石燃料，都是自然形成的潔凈、優(yōu)質(zhì)能源，這是他們的共同點。
1、常規(guī)天然氣(Natual gas)是一種多組分的混合氣態(tài)化石燃料，主要成分是甲烷(CH4),另有少量乙烷、丙烷和丁烷，成分相對復雜，比重約0.65，比空氣輕，具有無色、無味、無毒之特性。

2、煤層氣(coalbed)俗稱“瓦斯”，主要成分是甲烷，成分較簡單，是基本上未運移出煤層，以吸附、游離狀態(tài)賦存于煤層及其圍巖中的煤層氣。

其熱值是通用煤的2到5倍，燃燒后幾乎沒有污染物。
3、巖層氣(shale gas)是從頁巖層中開采出來的天然氣，成分以甲烷為主。
天然氣層、煤層氣、頁巖氣層之間可以這樣區(qū)分：
1、常規(guī)天然氣以游離賦存為主，蘊藏在地下多孔隙巖層中，主要存在于油田和天然氣田，也有少量出于煤田。其開采時一般采用自噴方式采氣、排水式采氣，開采技術較簡單。

2、煤層氣賦存特點是在成煤的過程中以吸附在煤基質(zhì)顆粒表面為主、部分游離于煤、圍巖孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體。其開采一般有兩種方式：一是地面鉆井開采;二是井下瓦斯抽放系統(tǒng)抽出，相對天然氣開采程度大一點。煤層氣是一種以吸附狀態(tài)為主、生成并儲存于煤層及其圍巖中的甲烷氣體，發(fā)熱量大于8100大卡/m3。

4、巖層氣成藏的生烴條件及過程與常規(guī)天然氣相同，頁巖氣藏具有自生自儲的特點，頁巖既是烴源巖又是儲巖。其開采難道較大(因為頁巖氣儲集層滲透率低)，主要有水平井技術和多層壓裂技術。較常規(guī)天然氣，頁巖氣具有開采壽命長和生產(chǎn)周期長的優(yōu)點，且分布范圍廣，厚度大，能夠長期穩(wěn)定的產(chǎn)氣，所以目前頁巖氣的開采技術發(fā)展蠻快的。

頁巖氣和煤層氣的**區(qū)別在哪？

從字面上很好理解！頁巖氣百科是在巖石層存在的天然氣，美國頁巖氣儲藏量巨大，氣藏深度較淺，易開采，我國氣藏較深，產(chǎn)業(yè)化成本太高;煤層氣是在煤礦藏中存在的天然氣，在采煤之前先抽取的天然氣就是煤層氣，在采煤過程中收集的煤層氣，通常稱為礦井氣。

頁巖氣和煤層氣有什么不一樣，哪個前景好？

頁巖氣好，污染相對較小，但技術要求高，美國如今大規(guī)模開采頁巖氣頁巖氣是以吸附或游離狀態(tài)存在于泥頁巖中的非常規(guī) 天然氣，具有資源潛力大、開采壽命長和生產(chǎn)周期長的優(yōu)點。頁巖氣藏有別于常規(guī)天然氣，在成藏機理和賦存特征方面有其獨特之處，只能在特定條件下才能被開采出來。

水平井鉆井技術和水力壓裂法是用于頁巖氣開采的核心技術。

水平井鉆井技術可以更好利用儲層中的天然裂縫，并且井筒穿越更多儲層，增加滲流面積，從而能夠提高頁巖氣采收率。水力壓裂技術是用高壓液體使巖層裂開，高壓液體中支撐劑保持住裂縫，使油氣能夠從裂縫中溢出。水平井水力多段壓裂技術的廣泛運用使原本低產(chǎn)或無氣流的頁巖氣井更具有工業(yè)價值。

我國煤層氣與頁巖氣富集特征與開采技術的共性與差異性

琚宜文 顏志豐 李朝鋒 房立志 張文靜
( **科學院研究生院 地球科學學院 北京 100049)
摘 要: 煤層氣和頁巖氣是重要的非常規(guī)資源。目前我國的煤層氣產(chǎn)業(yè)已實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，但頁巖氣還處于試驗階段。

在一些能源盆地中，會同時存在煤層氣和頁巖氣源巖，它們可能相鄰或處于較近或較遠層位。

盡管煤層氣和頁巖氣在氣體的來源與賦存層位等方面有所不同，但是在富集特征、運移過程及開發(fā)技術方面具有一些共性。煤層氣的富集主要是以吸附狀態(tài)存在于煤層中，頁巖氣的富集是以吸附或游離狀態(tài)存在于高碳質(zhì)泥頁巖中。煤層氣和頁巖氣均儲存于低孔低滲的儲層中，它們的開采技術均包含評價技術、測試技術、鉆井技術和儲層改造技術等。如果在一個盆地中同時賦存有煤層氣和頁巖氣，就可以考慮利用同一口井同時進行煤層氣和頁巖氣開采，從而提高它們的開采效率，促進非常規(guī)天然氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

關鍵詞: 煤層氣 頁巖氣 富集特征 開發(fā)技術 儲層改造
作者簡介: 琚宜文，男，博士，教授，博士生導師。**科學院研究生院，北京市玉泉路甲 19 號，100049，010 88256466，，juyw03@ 163. com
Commonness and Differences of Enrichment Characteristics and Mining Technology of China\’s Coalbed Methane and Shale Gas
JU Yiwen YAN Zhifeng LI Chaofeng FANG Lizhi ZHANG Wenjing
( College of Earth Science，Graduate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing，100049，China)
Abstract: Coalbed methane and shale gas are important unconventional resources. At present，the coalbed methane industry of China has been produced commercially; however，the shale gas production is still at experi- mental stage. The source rocks of coalbed methane and shale gas will occur in some energy basin together，and they may be adjacent or in near or far layers. Although coalbed methane and shale gas are different in their sources and occurrence layers etc. ，there are some common situation，such as the enrichment characteristics，the migrating procedure and the developing technology. The coalbed methane mainly enrichs in the coalbeds with adsorption state，while shale gas enriches in the high － carbon mudstone or shale with adsorption or free state. Because both coalbed methane and shale gas store in reservoirs with low porosity and permeability，and all their mining technolo- gy include evaluating，testing，drilling and reservoir stimulation etc. If both coalbed methane and shale gas occur in the same basin，then they can be exploited by the same well，therefore their exploiting efficiency will be im- proved，and the unconventional natural gas industry will be developed rapidly.
Keywords: coalbed methane; shale gas; enrichment characteristics; development technology; reservoir stimulation
1 前言
我國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，能源需求不斷增加，天然氣需求迅速增長，預測2015年需求量1560億m3，缺口約560億m3，2020年需求量2930億m3，缺口將達1000億m3(王一兵等，2010)。在國際上煤層氣和頁巖氣等非常規(guī)天然氣是油氣勘探的重要目標(Ross et al.，2008)。

在我國增加常規(guī)油氣產(chǎn)量非常困難的情況下，開發(fā)煤層氣和頁巖氣等非常規(guī)資源，就成為我國能源可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實選擇。
煤層氣和頁巖氣的勘探開發(fā)和利用首先由美國獲得成功，2006年以來全美煤層氣年產(chǎn)量穩(wěn)定在540億m3以上(李五忠等，2008)，2009年美國的煤層氣產(chǎn)量達到542億m3。2009年美國頁巖氣生產(chǎn)井近98590口，頁巖氣年產(chǎn)量接近1000億m3(崔青，2010)，2010年，美國頁巖氣探明儲量已逾60萬億m3，產(chǎn)量達1000億m3，占其天然氣總產(chǎn)量的1∕5(新華網(wǎng)，2011)。

煤層氣和頁巖氣產(chǎn)業(yè)已成為美國舉足輕重的能源工業(yè)。煤層氣方面除美國外，加拿大、澳大利亞和**等**也已獲得突破。截至2009年底，我國已建煤層氣產(chǎn)能25億m3，全年地面煤層氣產(chǎn)量超過10億m3(新華網(wǎng)，2011)。

2010年地面煤層氣抽采量為15.8億m3。頁巖氣方面除美國外，加拿大也開始了規(guī)模化生產(chǎn)，**和澳大利亞等國也已開始了試驗性研究。
在一些能源盆地中，會同時存在煤層氣和頁巖氣源巖，它們可能相鄰或處于較近或較遠層位。在地質(zhì)作用過程中，受生物化學作用或物理化學作用所產(chǎn)生的氣體，會分別儲存在煤層氣或頁巖氣儲層，若不同儲層通過斷層或裂隙相連通，可能會形成混合儲層或相距很近的儲層。

盡管煤層氣和頁巖氣在氣體的來源與賦存層位等方面有所不同，但是在富集特征、運移過程及開發(fā)技術方面具有一些共性。在開采煤層氣或頁巖氣的過程中，我們怎樣才能夠把相距較近兩種儲層的氣體都采出來呢?如果兩個儲層相距較遠的話我們能不能同時對煤層氣和頁巖氣進行開采呢?
經(jīng)過多年的探索、試驗和研究，我國煤層氣地質(zhì)研究在煤層氣賦存的地質(zhì)過程與動力學機制研究、煤層氣儲集系統(tǒng)與聚散機制研究以及煤層氣藏經(jīng)濟高效開發(fā)的場效應研究等方面均取得顯著進展(秦勇，2003;湯達禎等，2003);同時，在選區(qū)評價技術、鉆井技術、壓裂技術、排采技術等開發(fā)技術上也取得重要突破(李嘉川等，2011)。近些年來，在頁巖氣勘探理論與技術方面也取得一定的成果(程克明等，2009;聶海寬等，2010;張金川等，2008)。
我國煤層氣存在的問題是地質(zhì)條件復雜———低滲透、低壓力、低飽和度，開發(fā)理論與技術有諸多難題沒有解決，儲存運輸困難，利用率低等問題;我國頁巖氣還處于研究階段，沒有開始試生產(chǎn)，對于頁巖氣的研究中滲流機理方面研究較少(劉德華等，2011)。

對此應加強煤層氣的基礎理論研究，進一步提高對煤層氣的認識程度，提高開采效率和資源利用率;對頁巖氣應加強富集特征與滲流機理的研究，形成系統(tǒng)的開發(fā)技術體系，以促進頁巖氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
本文在前人研究的基礎上探討煤層氣和頁巖氣富集特征與開采技術的共性與差異性，研究的目的在于探索煤層氣與頁巖氣富集的內(nèi)在關系，煤層氣與頁巖氣生成、演化與富集的機理，以及它們共同開發(fā)的可能性。因此，通過煤層氣與頁巖氣富集特征與開采技術的比較研究，對于發(fā)展適合于我國地質(zhì)條件的非常規(guī)天然氣地質(zhì)理論、推動我國非常規(guī)天然氣產(chǎn)業(yè)的盡快形成均有所裨益。
2 煤層氣與頁巖氣概念及其評價方法
煤層氣俗稱瓦斯，又名煤層甲烷，是與煤伴生、共生的氣體資源，其主要成分為甲烷，含量組成為80%～99%，其次含有少量的CO2、N2、H2、SO2、C2H6等氣體。

煤層氣主要以吸附態(tài)賦存于煤層孔隙表面或填隙于煤層結(jié)構內(nèi)部，另外煤層裂隙與煤層水中存在少許游離氣與溶解氣。煤層孔隙及裂隙中的煤層氣與煤層水形成特殊的水動力系統(tǒng)，只有當儲層壓力低于解吸壓力時，煤層氣才能解吸出來。
頁巖氣是從富有機質(zhì)頁巖地層系統(tǒng)中開采出來的天然氣，是位于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中，主體上以吸附和游離狀態(tài)同時賦存于具有生烴能力的泥巖、頁巖等地層中的天然氣聚集。

頁巖氣開發(fā)雖然產(chǎn)能低，但具有開采壽命長和生產(chǎn)周期長的優(yōu)點。由于含氣頁巖分布范圍廣、厚度大，使得頁巖氣資源量巨大。因而，頁巖氣井能夠長期地以穩(wěn)定的速率產(chǎn)氣，一般開采壽命為30～50年，長者甚至能達80年(Xiaetal.，2009;李世臻等，2010)。

煤層氣和頁巖氣都是自生自儲、吸附成藏、連續(xù)聚集的非常規(guī)天然氣，它們在概念特征上既有聯(lián)系，又有區(qū)別，表1為煤層氣和頁巖氣在概念特征上的比較。

表1 煤層氣與頁巖氣概念的比較

煤層氣和頁巖氣的富集有許多特征，如氣體來源、儲集介質(zhì)等。評價這些特征需要許多方法(馮利娟等，2010)，有些方法僅適合煤層氣儲層，有些方法僅適合頁巖氣儲層，有些方法二者均適用。表2中列出了一些重要的評價方法。

表2 用于評價煤層氣和頁巖氣儲層的重要方法

(據(jù)馮利娟等，2010修改)
3 煤層氣和頁巖氣的富集特征
煤層氣和頁巖氣均為自生自儲，吸附成藏的非常規(guī)天然氣。頁巖氣富集區(qū)頁巖厚度往往較大，裂隙發(fā)育，熱演化程度合適，如美國的Barnett頁巖(Bowker，2007;Zhaoetal.，2007;Pollastro，2007)。它們在富集特征上有許多相似之處，也存在著明顯的不同。

下面主要從源巖、生成與演化特征，儲集與分布特征，滲流與運移特征等方面來對比研究煤層氣藏以及頁巖氣藏的富集特征。表3列出了二者在富集特征上的一些異同。

表3 煤層氣和頁巖氣在富集特征上的異同

4 煤層氣與頁巖氣的富集機理
煤層氣是煤在煤化作用過程中形成的天然氣在源巖中的殘留部分，煤層既是生氣源巖又是儲氣層段，煤化作用過程中形成的天然氣原地聚集或短距離運移，主要通過煤層的吸附作用(Scholl，1980;Tadashi et al.，1995)將天然氣聚集起來，為典型的吸附富集機理。煤的儲氣能力與煤的煤巖組分、變質(zhì)程度、溫度和壓力有關。

因此，煤層氣在聚集方式、動力類型以及成藏特征等方面與常規(guī)天然氣藏有較大差別(張金川等，2008)。由于煤層氣主要以吸附作用為主，吸附氣含量通常大于80%，游離氣和溶解氣比例很小，因此，可以不需要通常的圈閉存在。只要有較好的蓋層條件，能夠維持相當?shù)牡貙訅毫Γ瑹o論在儲層的構造高部位還是低部位，都可以形成氣藏(褚會麗等，2010)。

頁巖氣富集機理具有典型的“混合型”特征。根據(jù)不同富集條件，頁巖氣富集可表現(xiàn)為典?。