煤层气、页岩气开发地质条件及其对比分析 王文彬

煤层气、页岩气开发地质条件及其对比分析王文彬

摘要：煤层气以及页岩气开发地质条件往往是指与二者开发活动相关联的地质

条件和工程力学条件，而煤层气与页岩气在开发地质条件之中，往往存在着很多

的共同点，也存在着较多的差异性，也就是说，研究煤层气和页岩气的开发地质

条件的差异性分析，对于气体开采有着较为重要的现实作用。本文作者根据自身

研究煤层气、页岩气开发地质条件多年的实际情况，对煤层气和页岩气开发地质

条件进行了深入的分析，并根据实际情况，提出了煤层气、页岩气开发地质条件

的对比分析，希望能对相关行业的从业人员起到一定的启发作用。

关键词：煤层气；页岩气；开发地质条件；对比分析

引言：

所谓的煤层气主要是指以吸附状态存在于煤层之中的非常规天然气；而页岩气，则主要是指以吸附和游离状态存在的于有机质页岩和有机质泥岩之中的非常

规天然气。当前，我国已经将煤层气和页岩气的开发列为能源开发的重点内容，

我国四川盆地以及周渊地区已经开始了气体开采的相应实验。而为了全面扩大我

国天然气的资源储备，满足当前社会发展的能源需求，就需要对煤层气和页岩气

进行深入的开发与利用。这就需要相关技术人员对煤层气和页岩气的开发地质条

件进行全面的分析和对比，找到二者之间存在着相同点和不同点，确保其能够对

今后煤层气、页岩气的开发起到有效的提升作用，促进我国能源开发工作的全面

进行。

一、煤层气、页岩气开发的地质条件分析

煤层气和页岩气都是一种非常规存在的天然气形式，然而，煤层气本身对于

煤层有着较强的依附性质，页岩气则主要是以吸附状态或者游离状态存在于于富

含有机质页岩之中的天然气。这二者的吸附和着解吸都是一种可以逆转的过程，

通过施加一定的温度调价或者压力条件能够实现吸附与解吸的相互转化[1]。

对于煤层气和页岩气而言，其本身是一种非常规的自生自储型天然气，因此

其成藏的地质条件要求较高，如果地质条件和地质环境质量较差，则会导致煤层

气和页岩气的成藏不够富集，无法满足开发的要求。对于二者而言，地质条件的

关键在于生气条件、储气条件以及保存条件，三种条件之间的相互作用也会对煤

层气页岩气的成藏程度和开发效果造成直接的影响。所谓的生气条件，也就是指

具有一定厚度的每层，其有机质是否能够成位煤层气和页岩气的形成提供有效的

气源。而在同等的条件之下，每层的储层越大，累积的生气量也就越大，能够对

于煤层气和页岩气的开发起到较为有利的作用。煤层气和页岩气形成的主要原因

较为相近，都与有机质演化的各个阶段相关，也包括生物成因气和热成因气的作用。另外，在一定的压力作用之下，煤层气和页岩气也具备一定的气体性质。简

单来说，二者的储气条件包括储气层的厚度、含有气体的总量、气体的吸附性、

解析性和孔渗性等等，这也是研究岩层气和页岩气开发地质条件的关键性内容。

对于地质构造而言，地壳的升降与剥蚀往往会对煤层气和页岩气的产生造成影响，在研究之中我们可以发现，有效地层的厚度可以将地层压力和平衡系数保持在一

定的状态之下，防止地层水出现垂直交替的情况，而断裂活动往往会导致地质的

封盖层出现裂缝，使其形成一个侧向的封堵，从而为煤层气和页岩气的保存创造

良好的保存环境。

另一方面来说，地应力场也会对煤岩与页岩的储层造成影响，主要影响的方

式在于其储层渗透性和压裂裂缝的影响。在地应力场的作用之下，地层的渗漏率

会急剧的下降，裂缝也会产生闭合的现象。随着储气层压力的不断降低，地应力

场的有效应力会得到不断增加，降低气体的产量，这也是在开采过程之中，储层

裂缝存在却产能不高的直接原因。同时，地温场的存在也会对煤层气和页岩气的

存在形式造成影响，随着有机质温度的不断提升，压力和有效受热时间的不断转变，煤层气和页岩气的存在状态也会发生一定的改变，在正常情况下，温度的变

化会使煤层气和页岩气产生吸附作用和解析作用，使气体在两种状态之中发生相

应的改变。储层对温度变化情况的敏感系数较高，能够对煤层气页岩气的多种性

质产生较为直接的影响[2]。

对煤层气和页岩气而言，其储层本身就存在着低孔、低渗透的性质，也就是说，单独依赖井眼圆柱的侧面进行排气无法达到相应的效果，这就要求能够采取

人工强化的措施来提升气体开采的效果。正常情况下，施工参数以及岩层的地应

力决定了压裂裂缝的高度、性质、方位和状态，而从气体产生的机理来看，煤层

气和页岩气的多种性质有着较高的相似性，都存在着解析过程、扩散过程和渗流

过程，然而这种相似性并不意味着这二者应该采用相同的开发技术，其开采技术

应该根据其赋存状态的不同进行调整，从而使开采技术能够达到气体开采的预期

要求。

二、煤层气、页岩气开发的地质条件对比研究

页岩层的化学成分组成基本与常规的天然气化学成分组成相一致，而煤层气

也有着同样的性质，而对于页岩气而言，其甲烷的含量较高。页岩气本身的赋存

形式比较多，大部分的气藏会以吸附气的形式存在于页岩之内。而页岩气储层的

游离气体往往聚集在页岩的微裂缝之中，除了这种特性之外，页岩气还会以溶解

气的形式存在于页岩的孔隙之中。页岩气的储层特点往往与煤层气和天然气有着

共通之处，包含二者多种相同的特性，从而能够形成连续而丰富的页岩气储藏。

另外，根据科学研究表明，页岩气储层的渗透率往往在10-5到10-3D之间，孔隙率则在百分之1到百分之6左右，储层的条件较差。而煤层气的储层渗透率往往

在1到60mD之间，孔隙率在百分之1到百分之15之间，储层的条件较差，作

为对比而言，常规的气藏储层的渗透率往往在10到3003mD之间，孔隙率在百

分之10到百分之40之间，储层的条件较为良好[3]。

由于煤层气和页岩气赋存的环境条件不同，其形成的煤岩和页岩储层也存在

着较大的差异性，这也导致煤岩储层和页岩储层的游离气和吸附气会发生相互转

化的想想，导致二者在成藏类型以及成藏规模上存在着较大的不同。煤层气的开

发影响因素往往包括煤层气储层厚度的影响、含气量的影响和储层稳定性的影响，另外，其也会受到煤气资源储藏丰富程度、渗透性高低和保存条件等多方面的影响。对页岩气开发来说，对其地址条件的影响因素包括页岩的厚度，含气量、有

机质的丰富程度、温度以及裂缝的发育情况等等。事实上来说，这两种气体本身

不存在着较大的差异，而在深层范围之内，会出现解吸、扩散以及运移等情况。

正常情况下，煤层气的开发要求煤层的发育情况较好，含气量较高，一般来说会

选择煤层气资源较多，开发性较高的地区进行开发。而页岩气则要求页岩的厚度

在30米以上，其有机质含量较高，对热成熟度和低粘土矿物含量的也有着较为

具体的要求[4]。

三、结束语

经过上述分析我们可以看到，煤层气和页岩气在开发过程之中，往往会受到

地质条件的影响，而主要的影响因素在于成藏的地质条件、赋存的环境条件以及

多种工程力学条件等等。而对于煤层气和页岩气的开发，往往在地质条件上存在