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第1章 中国含煤岩系概述1

1.1 引言1

1.2 4大聚煤期，10个主要聚煤阶段3

1.2.1 石炭纪—二叠纪聚煤期3

1.2.1.1 早石炭世聚煤阶段4

1.2.1.2 晚石炭世聚煤阶段4

1.2.1.3 早、中二叠世聚煤阶段4

1.2.1.4 晚二叠世聚煤阶段5

1.2.2 晚三叠世—早、中侏罗世聚煤期5

1.2.2.1 晚三叠世聚煤阶段7

1.2.2.2 早、中侏罗世聚煤阶段7

1.2.3 晚侏罗世—早白垩世聚煤期7

1.2.3.1 晚侏罗世聚煤阶段7

1.2.3.2 早白垩世聚煤阶段7

1.2.4 新生代聚煤期7

1.2.4.1 古近纪聚煤阶段9

1.2.4.2 新近纪聚煤阶段9

1.3 6大含煤区10

1.3.1 大华北含煤区11

1.3.2 扬子及华南含煤区11

1.3.3 西北含煤区12

1.3.4 东北含煤区12

1.3.5 滇西-青藏含煤区13

1.3.6 近海及沿海含煤区13

1.4 中国含煤岩系分布特点综述14

1.4.1 含煤岩系分布特点受制于中国大陆构造格局及地壳运动演变14

1.4.1.1 古生代14

1.4.1.2 中生代15

1.4.1.3 新生代16

1.4.2 中国主要含煤岩系发育时期与全球性主要含煤岩系发育时期有一致性16

第2章 中国煤成气勘探发展概况19

2.1 煤成气及与含煤岩系相关的天然气成为中国天然气储量的主体19

2.2 近10年来发现了多个大型、特大型煤成气田，中国天然气储量进入快速增长时期21

2.3 形成和发展了一批重要的含煤-含气（油）盆地及领域22

2.3.1 鄂尔多斯盆地成为中国天然气工业发展最快、储量最多的盆地22

2.3.2 塔里木盆地煤成气勘探取得了重要进展23

2.3.3 煤成气是四川盆地近10年来储量增长的主力24

2.3.4 松辽盆地成为中国第4大含气盆地24

2.3.5 煤成气是中国近海海域天然气的主要勘探领域24

2.3.6 处于成熟演化阶段的煤成气田含有煤成凝析油和煤成轻质原油24

2.4 构成5大含煤成气区26

2.4.1 西北含煤成气区26

2.4.2 华北含煤成气区26

2.4.3 南方含煤成气区27

2.4.4 东北含煤成气区28

2.4.5 海域含煤成气区28

2.5 小结29

第3章 含煤岩系及煤型气（油）定义31

3.1 含煤岩系31

3.2 煤型气（油）31

3.2.1 煤成气（油）32

3.2.2 煤层气32

3.2.3 煤成气与煤层气的区别32

3.3 煤成气与油型气特征对比34

3.3.1 煤成气组分相对“偏干”，油质“偏轻”34

3.3.2 煤成气碳同位素组成（δ13C1和δ13C2）相对“偏重”34

3.3.3 煤成气汞含量通常相对较高34

第4章 含煤岩系生烃机理37

4.1 热模拟实验研究含煤岩系生烃潜力及评价认识要点37

4.1.1 含煤岩系有3种烃源岩：煤层、炭质泥岩、暗色泥质岩37

4.1.2 3种源岩生烃总趋势一致38

4.1.3 煤岩和暗色泥质岩热演化特点不完全相同39

4.1.4 炭质泥岩、暗色泥质岩生烃潜力低于煤岩，但排烃能力相反40

4.1.5 含煤岩系较海相及湖相烃源岩生烃能力相对较低，并以生气为主40

4.1.6 含煤岩系总生气潜力高于中、新生代湖相泥岩42

4.1.7 含煤岩系源岩生烃高峰早于非含煤岩系源岩42

4.1.8 复杂的显微组分组成导致含煤岩系生烃潜力差异较大43

4.2 热模拟实验研究含煤岩系对生成煤成油潜力及评价认识要点47

4.2.1 煤岩在中等热演化阶段有液态烃产出，但产出比例变化甚大47

4.2.2 含煤岩系的3种有机质——干酪根、腐殖酸和可溶抽提物是生成煤成油的主力47

4.2.3 不同显微组分生油潜力有成倍、甚至10倍以上差距，藻质体、树脂体、角质体生油潜力最好48

4.2.4 煤岩显微组分活化能决定生成煤成烃门限值及高峰温度区间53

4.3 含煤岩系煤成烃实验成果总结53

4.3.1 生气为主，生油为辅53

4.3.2 含煤岩系有机质生油时间短，生油量较低，以低碳的凝析油和轻质油为主54

4.3.3 生烃潜力和成气、成油作用主要取决于镜质组中富氢组分含量55

4.3.4 沉积环境、植物物种演化、煤岩有机相对含煤岩系烃源岩显微组分及生成煤成油、气特征的影响57

第5章 含煤岩系“二次生烃”61

5.1 “二次生烃”定义61

5.2 华北地区石炭纪—二叠纪含煤岩系“二次生气”的地质构造背景61

5.3 含煤岩系“二次生烃”模拟实验成果要点62

5.3.1 连续生烃产气量与阶段生烃产气量总趋势相近62

5.3.2 “二次生气”并不是“一次生气”的简单延续62

5.4 “二次生烃”作用强度及保存条件是华北地区东部、南部评价石炭系—二叠系煤成气前景的主要依据65

5.4.1 石炭系—二叠系是周口坳陷重要的煤成气源岩65

5.4.2 石炭系—二叠系煤成气源岩以二次生烃为主66

5.4.3 石炭纪—二叠纪含煤岩系喜马拉雅期“二次生烃”是华北东部、南部重要的煤成气源69

5.5 小结70

第6章 含煤岩系生烃模式71

6.1 戴金星等提出的煤成烃生成阶段划分71

6.2 张义纲等提出的有机质演化阶段划分71

6.3 徐永昌等提出生物热催化过渡带气72

6.4 傅家谟等提出的“煤成烃的成因模式”72

6.5 冯福闿、张士亚等提出的含煤岩系生烃模式74

6.6 含煤岩系生烃特点总结74

第7章 煤成气的判识77

7.1 烃类碳同位素特点及影响因素77

7.2 煤成气与其他成因类型气的判识81

7.2.1 有机成因与无机成因甲烷气的鉴别82

7.2.2 有机成因烷烃气与无机成因烷烃气的鉴别82

7.2.3 油型烷烃气与煤型烷烃气的鉴别82

7.3 煤成油的判识87

7.4 利用轻烃地球化学参数辅助判识天然气成因类型88

7.5 利用有特定环境意义和生源意义的生物标志物鉴别煤成气和油型气89

7.6 各类成因天然气综合鉴别参数90

第8章 中国含煤-含气（油）盆地91

8.1 中国含煤盆地两大发展阶段91

8.2 两种成盆动力92

8.3 含煤-含气（油）盆地类型94

8.3.1 克拉通型94

8.3.2 大陆边缘型100

8.3.3 陆缘断陷型101

8.3.4 类前陆型104

8.3.5 陆内裂（断）陷型109

8.3.6 陆内坳陷型110

8.3.7 造山带内断陷型111

8.3.8 中国含煤-含气（油）盆地类型特征总结114

8.4 3种结构形式115

8.4.1 单层结构115

8.4.2 双层结构115

8.4.3 多层结构115

8.5 4种岩石组合和两大类沉积环境116

8.5.1 含煤岩系的4种岩石组合116

8.5.1.1 以煤层为主要气源岩，暗色泥质岩为辅岩石组合116

8.5.1.2 煤层及暗色泥质岩都是主要气源岩岩石组合118

8.5.1.3 暗色泥质岩及炭质泥岩是主要气源岩岩石组合119

8.5.1.4 非气源岩岩石组合120

8.5.2 两大类沉积环境：陆上环境与水下环境122

8.5.2.1 陆上沉积环境122

8.5.2.2 水下沉积环境124

8.5.2.3 两类沉积环境常纵向间互和横向相变127

第9章 含煤盆地转化为含煤-含气（油）盆地的地质条件133

9.1 富煤成气凹陷134

9.2 有效烃源岩是形成富煤成气（油）凹陷的物质基础136

9.2.1 含煤岩系生烃潜力评价137

9.2.2 含煤岩系有机相可以辅助反映不同沉积环境的生烃潜力138

9.2.2.1 含煤岩系有机相与煤相不同，但互有关联138

9.2.2.2 不同含煤岩系有机相对生烃潜力的影响139

9.2.3 生烃速率及生烃时间148

9.2.4 气源的充注能力149

9.3 地质构造环境是富煤成气凹陷形成、发育的关键因素151

9.3.1 沉积期间的地质构造环境151

9.3.2 沉积后的地质构造环境153

9.3.2.1 煤成气与油型气的共性与差异153

9.3.2.2 煤成气运移、成藏特点155

9.3.2.3 沉积后的地质构造环境很重要156

9.3.3 含煤-含气（油）盆地地质构造环境特征总结158

9.3.3.1 印支期前含煤盆地沉积后的4种地质构造演化历史煤成气前景不同159

9.3.3.2 印支期后含煤盆地构造演化历史中、西部与东部、海域不同160

9.4 热演化机制是含煤盆地转化为含气（油）盆地的纽带162

9.4.1 热作用决定含煤岩系有机质演化进程163

9.4.2 含煤盆地地热场特征165

9.4.3 地热场与盆地、煤成烃演化的关系168

9.4.3.1 地热场与盆地168

9.4.3.2 盆地地热场与煤成烃演化169

9.5 中国富煤成气凹陷类型及其特征170

9.5.1 广覆式富煤成烃凹陷170

9.5.2 深凹式富煤成气凹陷170

9.6 富煤成气凹陷评价原则171

第10章 中国部分重要含煤-含气（油）盆地173

10.1 四川盆地上三叠统含煤-含气（油）盆地173

10.1.1 含煤岩系地质特征173

10.1.2 川西深凹式富煤成气凹陷179

10.1.2.1 区域地质概述179

10.1.2.2 上三叠统含煤岩系天然气基本地质特征180

10.1.2.3 气藏特征及成藏主控因素188

10.1.3 大川中区广覆式富煤成气凹陷196

10.1.3.1 区域地质概述196

10.1.3.2 煤成气田地质特征197

10.1.3.3 成藏主控因素204

10.2 四川盆地上二叠统广覆式富煤成气凹陷205

10.2.1 区域地质概述205

10.2.2 中、下三叠统天然气源自上二叠统含煤岩系及二叠系、志留系海相层系206

10.2.3 龙潭组含煤岩系生烃潜力208

10.2.4 普光特大型气田成藏主控因素的启示210

10.2.4.1 地质特征210

10.2.4.2 成藏期及主控因素211

10.3 鄂尔多斯盆地石炭系—二叠系广覆式富煤成气凹陷217

10.3.1 区域地质概述217

10.3.2 煤成气成藏地质条件218

10.3.2.1 以石炭纪—二叠纪含煤岩系为主要气源，还有部分碳酸盐岩气源218

10.3.2.2 气层发育的层位很广，以山西组及下石盒子组为主222

10.3.2.3 以内储式及上生下储型储盖组合为主，气藏类型以岩性型和地层-岩性型为主222

10.3.2.4 广覆式生烃特点——天然气以近距离运移、充注为主223

10.3.2.5 气田都位于富煤成气凹陷内的中央隆起带及其周缘地区224

10.3.2.6 鄂尔多斯盆地上古生界气田异常低压、低压特征，表明气田已进入老年期225

10.3.3 苏里格气田地质特征及成藏主控因素227

10.4 库车深凹式富煤成烃凹陷229

10.4.1 区域地质及勘探概况229

10.4.2 含煤岩系烃源岩演化及资源潜力230

10.4.3 具多期成藏、超晚期成藏特征234

10.4.4 成藏主控因素235

10.4.4.1 气源充足及超晚期高生烃速率236

10.4.4.2 优质生储盖组合纵向紧密叠置236

10.4.4.3 新近纪以来天山造山带强烈挤压应力作用237

10.4.5 克拉2特大型煤成气田形成条件总结240

10.5 松辽盆地深凹式富煤成气凹陷——以徐家围子断陷及长岭断陷为例241

10.5.1 徐家围子断陷富煤成烃凹陷244

10.5.1.1 区域地质概述244

10.5.1.2 深部断陷层煤成气地质特征245

10.5.1.3 徐深大气田形成条件综述248

10.5.2 长岭断陷富煤成气凹陷252

10.5.2.1 区域地质概述252

10.5.2.2 深部断陷地质特征及勘探概况252

10.5.2.3 含煤岩系烃源岩254

10.5.2.4 天然气组分及碳同位素组成255

10.5.2.5 气藏分布及主控因素255

10.6 东海陆架盆地西湖深凹式富煤成烃凹陷260

10.6.1 东海陆架盆地区域地质及勘探概况260

10.6.2 西湖凹陷地质特征261

10.6.3 西湖凹陷煤成气烃源岩265

10.6.4 以平湖组和花港组为主的生储盖组合广泛发育于不同构造单元277

10.6.5 封盖保存条件279

10.6.6 西湖凹陷煤成气成藏地质特征282

10.6.7 西湖凹陷煤成油气成藏主控因素总结288

第11章 中国大型、特大型与煤成气相关气田分布特征、储聚型式及成藏模式综述291

11.1 与含煤岩系相关的大型、特大型气田的分布特征293

11.1.1 分布在为数不多的大中型含煤盆地，形成5个含煤成气区293

11.1.2 有7套含煤岩系是主要气源岩，部分含煤岩系与海相、湖相岩系组成气源岩293

11.1.3 不同类型盆地气田主要聚集区和特征不同295

11.1.4 两种类型富煤成气凹陷气藏特征不同296

11.1.5 气田主要分布在富煤成气凹陷及周缘适时的古隆起及古斜坡区296

11.1.6 致密储层比例较大，有两类储盖组合298

11.1.7 储量与储量丰度不完全成正比，成藏期晚和构造类气田的储量丰度普遍较高300

11.1.8 含煤岩系沉积后地质构造的演化特征直接影响气田分布及储聚程度303

11.1.9 成藏期多和具多期成藏特征305

11.2 中国煤成气储聚型式306

11.2.1 自储式306

11.2.2 内储式306

11.2.3 近储式307

11.2.4 跨储式307

11.3 4种成藏模式308

11.3.1 超晚期（上新世—全新世）生烃成藏型308

11.3.2 晚期（古近纪—新近纪）生烃成藏型313

11.3.3 早期（中生代为主）生烃聚集，晚期（新生代）定型成藏型315

11.3.4 早期（中生代为主）生烃成藏型316

11.4 综述317

第12章 中国大煤成气田主控因素综述319

12.1 具高充注条件的富煤成烃凹陷是与煤成气相关大型、特大型气田形成的基础320

12.2 具有晚期、超晚期成藏条件的富煤成气凹陷最有利于形成大型气田321

12.3 具有保存条件的古隆起、古斜坡区是大型、特大型气田的主要聚集区，在成藏期早及具多期成藏条件的富煤成气凹陷尤为突出322

12.4 发育“三明治式”结构的含煤岩系有利于形成以岩性圈闭为主的煤成大气田323

12.5 在富煤成气凹陷及周缘与不整合面、断裂、火山机构、碳酸盐岩礁滩等有关的大、中型圈闭有利于形成大型、特大型煤成气田324

12.6 与含煤岩系有关的异常高压封存箱及周缘的大中型圈闭，异常高压封盖层、巨厚膏盐层下的大、中型圈闭最可能形成大型、特大型煤成气田326

12.7 新生代以来的强烈沉陷区不仅是超晚期快速形成大中型煤成气田的关键，也是形成煤成生物气和古生代煤系二次生气的有利地区330

12.8 综述332

第13章 中国煤成气勘探前景概述333

13.1 西北含煤成气区333

13.1.1 中、下侏罗统—新生界含煤成气系统仍有很大勘探潜力333

13.1.1.1 库车坳陷333

13.1.1.2 塔西南坳陷337

13.1.1.3 柴达木盆地北缘342

13.1.1.4 塔里木盆地东部英吉苏凹陷344

13.1.2 新疆北部诸盆地石炭纪—早二叠世含煤成气系统345

13.1.2.1 准噶尔盆地石炭系—下二叠统煤成气的勘探前景345

13.1.2.2 吐哈盆地及三塘湖盆地石炭系煤成气的勘探前景355

13.1.2.3 柴达木盆地石炭纪含煤岩系煤成气前景值得关注358

13.1.3 西北含煤成气区勘探前景小结358

13.2 华北含煤成气区359

13.2.1 鄂尔多斯盆地煤成气勘探领域广359

13.2.2 渤海湾盆地煤成气勘探值得重视362

13.3 南方含煤成气区363

13.3.1 川西坳陷364

13.3.1.1 近期勘探成果显著364

13.3.1.2 对陆相含气系统天然气资源的重新评估365

13.3.2 大川中区366

13.3.2.1 上组合（陆相）含气系统366

13.3.2.2 中组合含气系统367

13.4 东北含煤成气区——松辽盆地深部断陷具有形成煤成气藏的地质条件369

13.5 海域含煤成气区372

13.5.1 南海北部深水区有丰富的煤成气资源372

13.5.1.1 白云凹陷荔湾3-1大型煤成气田发现的启示372

13.5.1.2 我国开展工作较多的深水区的地质特征及煤成气前景379

13.5.2 东海陆架盆地西湖凹陷387

13.5.3 海域煤成气区资源潜力及勘探有利区390

13.6 中国主要含煤-含气（油）盆地煤成气（油）前景评价综述392

结束语——创造性思维与正确的勘探战略是发展中国煤成气地质理论与勘探成功的关键395

参考文献399