山西省地质矿产研究院山西太原030000
摘要：非常规天然气包括煤层气、页岩气、致密砂岩气及天然气水合物等，其中，煤层气与页岩气在世界上均已实现商业性开发。目前，我国的煤层气产业已经进入商业开发阶段，形成了成熟的地面集输技术；而页岩气尚处于起步阶段，仅限于四川盆地及周边地区的试验开发研究。但是，煤层气与页岩气均为自生自储式的非常规天然气，在油气藏、地面集输等方面也存在许多共性和差异性。因此，研究煤层气、页岩气开发地质条件及其对比分析，具有重要的指导意义。
关键词：煤层气；页岩气；开发地质条件；对比分析
引言
随着世界经济发展对油气需求的不断增加，常规油气资源已不能满足这种需求的快速增长，人们纷纷把目光转向一些非常规油气资源：煤层气、页岩气等。世界部分地区的非常规油气资源储量巨大、分布集中，开发技术日趋进步，相信煤层气等非常规油气资源将成为未来世界油气发展的一个重要方向。但是，煤层气与页岩气均为自生自储式的非常规天然气，在油气藏、地面集输等方面也存在许多共性和差异性。下文将对煤层气、页岩气开发地质条件及其对比进行研究分析。
1煤层气、页岩气开发地质条件
1.1煤层气成藏地质条件
煤层气作为一种非常规的天然气，其成藏对地质条件的要求非常高，主要的成藏条件包括生气条件、储气条件以及保存条件3种，这3种条件之间的耦合作用将会直接影响煤层气的富集程度和开发情况。煤层是煤层气的主要生成物质基础，同时也承担了煤层气的存储功能，一般来说，煤层气的生成量会随着煤层厚度的增高而增大，煤层的稳定也给煤层气的开发提供了有利条件。煤层的矿物成分会影响煤层气的生成量，与煤层的力学特性也有直接关系。煤层中的有机质含量越丰富，煤层气的生成量也会越大。煤层除了给煤层气提供储气空间之外还保证了煤层气的流动性。储气条件也是煤层气开发地质条件中的重点内容。煤层的储气性取决于煤层表面的吸附性，吸附性的强弱会受到煤层的化学成分、有机质含量、温度、压力等因素的影响，在同样条件下，煤层储气量与有机碳的含量呈正比关系。
1.2页岩气成藏富集条件
作为一种非常规天然气资源，其成藏富集往往与资源的生气条件、储气条件、保存条件相关。从生气方面看，页岩气形成的物质基础是一定厚度的富有机质页岩，它为页岩气资源形成提供气源和储集空间。一般情况下，页岩储层厚度越大，页岩气资源总储量越大，单井日产气量相应的较大；从储气方面看，页岩层在压力作用下，本身具有一定气体容纳能力，且允许气体在其内部流动，这为储层储气创造了良好条件。页岩本身之所以具备较好储气条件，主要在于页岩具有吸附性、含气性特性。页岩吸附性的形成与其内部的物质组成、有机质演化等因素相关。页岩中的有机碳是生气的物质条件，也是储气的载体之一。通常情况下，若地质条件和演化程度等条件一致，页岩中有机碳含量越大，页岩本身的吸附气量和新增游离气的能力越强；从气体保存方面看，地质构造运动与断裂活动是页岩气储层形成的关键条件。构造运动决定页岩层的埋藏特征，对页岩层的生烃演化进行控制。断裂活动生成的缝隙可以为气体运动提供移动通道，使页岩气保存在储层内。
1.3煤层气、页岩气赋存环境条件
1.3.1地应力场
地应力能够对煤岩储层、页岩储层的渗透性以及压裂裂缝的方向和形态产生一定的影响，并且在地应力的作用下，渗透率会急剧下降，裂缝也会闭合。随着储层压力的下降，地应力场会增加有效应力，降低产量，这也是能够观测到储层裂缝发育而产能却达不到要求的原因。
1.3.2地温场
随着有机质的温度、压力和有效受热时间的演化过程变化，煤层气、页岩气的赋存状态也会发生相应的变化，通常表现为温度变化导致的吸附、解吸作用相互转化。储层对温度变化比较敏感，能够直接对煤层气、页岩气的吸附、解吸能力产生影响。
1.3.3工程力学条件
煤层气、页岩气的储层都是一种低孔、低渗透的非常规储层，仅依赖井眼圆柱的侧面进行排气无法得到很好的效果，因此，要采用一些人工强化增产措施。一般情况下，施工参数、岩层地应力等因素决定了压裂裂缝的高度、宽度、方位和形态等。从产气机理的角度分析，煤层气、页岩气的低孔、低渗透性质大致相同，都包括解吸、扩散和非达西渗流过程。尽管它们在很多方面具有一定的相似性，但由于它们在赋存状态下具有一定的差异性，所以要采用的开发技术也有所不同。
2煤层气、页岩气开发地质的对比分析
2.1井场工艺流程
煤层气/页岩气田的每个井场都会设置分离器、水处理设施、过滤器及计量设施等，页岩气田井场还会装备专门的凝析液储罐及分离器阻断装置。由于煤层气田采用排水开采，套管采气，油管采油，具有井口产水量较大的特点，需要设置专门的采出水管线与水处理设施；而页岩气通常产水量较少，其凝析水量与储层条件有关。对于井口采气管线来气，煤层气井口压力较低，一般设置相应的压力控制阀；而页岩气的井口压力较高，需要进行节流降压。然后，将煤层气/页岩气输送至过滤器进行除砂，再进入气液分离器，分离出来的煤层气/页岩气直接经过计量装置计量后，输送至集气站或中心处理站。通常经过气液分离器出来的煤层气分离水基本不含凝析油，分离水可以直接通过管道输送至水处理中心，也可以输送至储水罐，等待槽车运送；而采出页岩气的分离水中，凝析油含量相对较高，需要经过油水分离器，脱出的凝析油先储存在专门的凝析液储罐，然后定期送至液烃炼厂进行加工处理。
2.2对地下水的污染煤层气开采比页岩气开采污染小
一是煤层比页岩软，容易压裂，使用的压裂液用量相对少。二是煤层气开采相对浅，压裂液污染容易被地下水循环稀释。所以，尽管美国的页岩气开采量已很大，但欧洲一些国家却在限制页岩气开采。法国、保加利亚等国明令禁止页岩气开采中使用压裂液，以防其破坏地下水系统。“两弊相权取其轻”，煤层气开采应该优先于页岩气。由以上对比可见，虽然煤层气开采和页岩气开采都非常重要，但煤层气开采比页岩气开采的可行性强。从经济效益、社会效益和环境效益看，开采煤层气可以“一石四鸟”即节约能源资源、减少污染排放、促进煤矿安全生产和调整能源结构，而开采页岩气只能“一石一鸟”即调整能源结构；从技术可行性看，煤层气开采比页岩气开采容易，理应先易后难；从轻重缓急程度看，煤层气开采比页岩气开采更急迫更重要。“两利相比取其重”。因此，我国非常规天然气开发利用当务之急不是页岩气而是煤层气。
结束语
综上所述，煤层气、页岩气开发地质条件主要包括成藏地质条件、赋存环境条件和工程力学条件等。二者在这些开发地质条件上存在很多共同点，同时也存在一定的差异。文章详细介绍了煤层气、页岩气的开发地质条件，并针对煤层气、页岩气在勘探、开发过程中提出的不同标准要求进行了对比分析。
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