在科学层面,煤层气领域的"深部"不仅是一种深度,更是一种状态,这种状态取决于地应力、温度及煤(有机)储层三重地层状态;在操作层面,定义深部与浅部之间的临界深度,需要考虑地应力状态转换、煤吸附性(含气量)和煤岩力学性质三重地质因素。
这是秦勇团队在对深部煤储层的物性、煤层气解吸性、成藏效应等分析的基础上,得出的结论。
据统计,中国1500~3000 m埋深的煤层气地质资源量约为30.37×1012 m3,为1500 m以浅煤层气资源量的2倍,这是中国煤层气产业规模性发展的重要资源基础,但目前关于"深部"的含义、定义、特殊性等基本地质问题尚无明确表述。
研究人员在经过论证之后,推导出深部煤层气的定义,即:处于地应力状态和(或)含气量“临界深度”之下的煤层气资源及其赋存和开发地质条件,属于深部煤层气范畴。分别采用侧压系数和含气量反转表征“临界深度”,则“深部”存在3类界线:(1)侧压系数1.0深度<含气量反转深度;(2)侧压系数1.0深度>含气量反转深度;(3)侧压系数1.0深度等于含气量反转深度。前2类情况中,浅部与深部存在一个过渡地带,埋藏较深的界线为深部界线,后一种情况中,浅部与深部不存在过渡地带。
与浅部煤储层相比,深部煤储层具有较高的地应力、地层流体压力和地层温度。进一步而言,深部煤层气“临界深度”是一种状态。这种状态可表征为地应力状态、地层温度状态及煤储层状态的函数,这种函数关系,一方面涉及到深部煤层含气量的高低,另一方面影响到煤储层渗流与可改造性特征。2个方面的耦合,决定了深部煤储层地质条件有别于浅部的特殊性。
今后几年期间,深部煤层气勘探开发仍需解决4方面地质问题:
(1)深部煤层气资源潜力深化评价与再认识;
(2)深部煤储层可改造性及其与深部基本地质特点的耦合效应;
(3)深部应力场、温度场、化学场作用下煤层气高效开采技术原理的地质控制;
(4)深部煤系"三气"共生特性、共探方法与共采有效性地质评价。