2024年6月14日发(作者：瓮傲旋)
页岩气与煤层气成藏条件与开发技术对比
摘要：继煤层气后，页岩气成为又一新兴天然气产业。在调研页岩气相关资料中，笔者认为其与煤层气的
特性有很多相似的地方。故本文对比分析了我国页岩气与煤层气成藏条件及开发技术，根据具体情况展望
未来研究方向。
关键词：页岩气 煤层气 成藏条件 开发技术
引言
随着世界能源形式多样化发展，我国进
年来加大了对煤层气和页岩气开发的重视。
相比于国外，我国对这两类非常规气藏的勘
探开发，以及一些先进技术还处于探索准备
阶段。页岩气与煤层气有很多相似之处，所
以对比他们之间的相似性，有利于技术之间
的借鉴与发展。
1 成藏条件对比
页岩气成藏体现出了非常复杂的多机
理递变特点，除天然气在孔隙水、干酪根有
机质以及液态烃类中的溶解作用机理以外，
天然气从生烃初期时的吸附聚集到大量生
对比项
烃源岩
成藏特点
有机质演化初期
气体成因
气体赋存状态
封存动力
成藏机理
主控地质因素
烃时期的活塞式运聚，再到生烃高峰时期的
置换式运聚，体现出了页岩气自身所构成的
完整性天然气成藏机理序列页
[1]
。
煤化作用可分为未变质阶段，低变质阶
段，中等变质阶段，高变质阶段。中等变质
阶段，煤层甲烷的主要生成阶段，油、气和
重烃并存；高变质阶段，大部分氢侧链的脱
落，且之前生成的油、重烃在高温下裂解等，
[2]
均可导致甲烷的生成。
虽然，它们的共同特点有储层本身又是
气源岩；气体以吸附和游离状态赋存；生气
来源于生物成因气和热成因气，但其成藏条
件还有一些差异(见表1)。
表1 页岩气与煤层气成藏条件对比
页岩气
暗色泥页岩或高碳泥页岩
自生自储
Ro>0.4%
热裂解生气阶段形异常高压
生物化学生气异常低压
吸附态和游离态为主，
其中吸附态20%~85%
毛细管力、压力
吸附机理、活塞式运聚机理
沉积环境
总有机碳含量
储层有效厚度
地层压力
盆地边缘斜坡为主，
盆地中心亦可能
裂缝充当储集空间，
低孔、低渗
煤层气
煤层
自生自储
4%>Ro>0.5%
原生形成低煤阶煤层气
吸附态85%以上
原生与次生热形成高煤阶煤层气
分布特征
储集特征
毛细管力
吸附机理
构造地质条件
煤的变质程度
煤层埋藏深度
地下水活动性
克迪拉通盆地及前路盆地，构造斜坡带
或埋藏式中的向斜带
裂缝及微孔隙充当储集空间渗透率依
赖于裂缝的发育和开启
2 开发技术对比
我国煤层气的孔隙度小于10%，渗透率小于1×10
-3
μm
2
，含气量小于20 m
3
/t，埋深
在3000米以内，主要开发深度范围300~1500m；我国页岩气的孔隙度小于4~5%，渗透率
小于1×10
-3
μm
2
，含气量小于10 m
3
/t，埋深4000m以内为主，主要开发深度范围
200~3000m。通过以上数字对比可知，页岩气开发深度范围较煤层气大，但孔、渗、饱相比
煤层气要小一些，所以技术上会有区别(见表2)。
对比项
钻井技术
表2 页岩气与煤层气部分开发技术对比
页岩气 煤层气
将MWD(随钻测井)技术应用于水平井钻 垂直井，水平排泄孔钻井(含分枝井) 水平
井，可实时监控钻井参数；将自然伽马测井井，单支，多分枝，羽状水平井，潜孔锤钻
曲线应用到水平井钻井中，可进行控制和定井技术，超短半径径向水平井技术，羽状分
位；将井数据和地震数据进行对比，可避开支水平井技术，定向水平井技术；地层涌水
完井技术
固井技术
已知有井漏问题和断层的区域；geoVISION
随钻成像服务和RAB钻头附近地层电阻率
仪器等LWD技术有助于在钻遇后即时识别
天然裂缝；
裸眼完井，组合式桥塞完井、水力喷射射孔
完井和机械式组合完井
二氧化碳泡沫水泥浆，氮气泡沫水泥浆；酸
性前置液，达到酸化处理钻井时在储层形成
的碱性伤害和泥浆封隔堵塞的侵害
开发中会遇到的难题：地层水涌出，超压煤
层引起的井喷，井眼稳定性/煤层的坍塌，高
渗透率/循环漏失，煤层损伤
裸眼完井，裸眼洞穴完井（最有效常用），
套管完井，套管—裸眼完井，水平排泄孔衬
管完井
对煤层顶板的封隔；固井时的前置液应充分
对储层冲洗，当然在条件允许时可采用酸性
前置液，采用高强度、低密度、低失水水泥
浆，泡沫水泥浆，双级注水泥，绕煤层固井
技术。
清水压裂；重复压裂；多层压裂；加砂水压
裂技术；凝胶压裂技术
通过压后裂缝半长、导流能力来分析压裂效
果应用大地电位法、井温法、微地震法、放
射性示踪法的综合压裂裂缝监测试验
避免采用高粘度胶体压裂液，清水压裂；重
复压裂；多层压裂；同时压裂；
裂缝评价技术 利用地面、井下测斜仪与微地震监测技术结
合的裂缝综合诊断技术，可直接地测量因裂
缝间距超过裂缝长度而造成的变形来表征
所产生裂缝网络，评价压裂作业效果，实现
页岩气藏管理的最佳化
压裂技术
对于低孔低渗双重介质的页岩气藏，其
主要运移过程包括解吸、扩散、非达西渗流。
虽然这些都与煤层气相似，但页岩气开采须
排气降压解吸采气，煤层气须排水降压解吸
采气。因此，煤层气的排采技术不能照搬应
用在页岩气的开发中。成藏条件中已知页岩
气分为异常高压与异常低压两类，故可以借
鉴这两类天然气藏的排采技术。
实现页岩气合理排采的办法就是，充分
认识地下气体流动系统并建立地层的流体
动力系模型；初期最佳排采强度进行理论推
导，为制定合理排采制度、提高采收率提高
理论依据。
我国页岩气藏分布广泛，储量大，在研
究气成藏条件后，针对页岩气藏特性研究开
发技术，纵向对比，可借鉴或引进国外先进
技术；横向对比，可借鉴已发展的与其有相
似性的气藏的开发技术。
参考文献
[1] 张金川, 金之钧, 袁明生, 等. 基于运移
动力暂时平衡条件下的运移气[J]. 天
然气工业, 2002, 22(5): 101~103.
[2] 唐鹏程, 郭平, 杜建芬, 等. 煤层气成藏
机理研究[J]. 中国矿业, 2009, 18(2):
94~97.
3 总结
作者简介：郭洋（1986-），女，中国石油大学（北京）油气田开发专业硕士研究生在读。
2024年6月14日发(作者：瓮傲旋)
页岩气与煤层气成藏条件与开发技术对比
摘要：继煤层气后，页岩气成为又一新兴天然气产业。在调研页岩气相关资料中，笔者认为其与煤层气的
特性有很多相似的地方。故本文对比分析了我国页岩气与煤层气成藏条件及开发技术，根据具体情况展望
未来研究方向。
关键词：页岩气 煤层气 成藏条件 开发技术
引言
随着世界能源形式多样化发展，我国进
年来加大了对煤层气和页岩气开发的重视。
相比于国外，我国对这两类非常规气藏的勘
探开发，以及一些先进技术还处于探索准备
阶段。页岩气与煤层气有很多相似之处，所
以对比他们之间的相似性，有利于技术之间
的借鉴与发展。
1 成藏条件对比
页岩气成藏体现出了非常复杂的多机
理递变特点，除天然气在孔隙水、干酪根有
机质以及液态烃类中的溶解作用机理以外，
天然气从生烃初期时的吸附聚集到大量生
对比项
烃源岩
成藏特点
有机质演化初期
气体成因
气体赋存状态
封存动力
成藏机理
主控地质因素
烃时期的活塞式运聚，再到生烃高峰时期的
置换式运聚，体现出了页岩气自身所构成的
完整性天然气成藏机理序列页
[1]
。
煤化作用可分为未变质阶段，低变质阶
段，中等变质阶段，高变质阶段。中等变质
阶段，煤层甲烷的主要生成阶段，油、气和
重烃并存；高变质阶段，大部分氢侧链的脱
落，且之前生成的油、重烃在高温下裂解等，
[2]
均可导致甲烷的生成。
虽然，它们的共同特点有储层本身又是
气源岩；气体以吸附和游离状态赋存；生气
来源于生物成因气和热成因气，但其成藏条
件还有一些差异(见表1)。
表1 页岩气与煤层气成藏条件对比
页岩气
暗色泥页岩或高碳泥页岩
自生自储
Ro>0.4%
热裂解生气阶段形异常高压
生物化学生气异常低压
吸附态和游离态为主，
其中吸附态20%~85%
毛细管力、压力
吸附机理、活塞式运聚机理
沉积环境
总有机碳含量
储层有效厚度
地层压力
盆地边缘斜坡为主，
盆地中心亦可能
裂缝充当储集空间，
低孔、低渗
煤层气
煤层
自生自储
4%>Ro>0.5%
原生形成低煤阶煤层气
吸附态85%以上
原生与次生热形成高煤阶煤层气
分布特征
储集特征
毛细管力
吸附机理
构造地质条件
煤的变质程度
煤层埋藏深度
地下水活动性
克迪拉通盆地及前路盆地，构造斜坡带
或埋藏式中的向斜带
裂缝及微孔隙充当储集空间渗透率依
赖于裂缝的发育和开启
2 开发技术对比
我国煤层气的孔隙度小于10%，渗透率小于1×10
-3
μm
2
，含气量小于20 m
3
/t，埋深
在3000米以内，主要开发深度范围300~1500m；我国页岩气的孔隙度小于4~5%，渗透率
小于1×10
-3
μm
2
，含气量小于10 m
3
/t，埋深4000m以内为主，主要开发深度范围
200~3000m。通过以上数字对比可知，页岩气开发深度范围较煤层气大，但孔、渗、饱相比
煤层气要小一些，所以技术上会有区别(见表2)。
对比项
钻井技术
表2 页岩气与煤层气部分开发技术对比
页岩气 煤层气
将MWD(随钻测井)技术应用于水平井钻 垂直井，水平排泄孔钻井(含分枝井) 水平
井，可实时监控钻井参数；将自然伽马测井井，单支，多分枝，羽状水平井，潜孔锤钻
曲线应用到水平井钻井中，可进行控制和定井技术，超短半径径向水平井技术，羽状分
位；将井数据和地震数据进行对比，可避开支水平井技术，定向水平井技术；地层涌水
完井技术
固井技术
已知有井漏问题和断层的区域；geoVISION
随钻成像服务和RAB钻头附近地层电阻率
仪器等LWD技术有助于在钻遇后即时识别
天然裂缝；
裸眼完井，组合式桥塞完井、水力喷射射孔
完井和机械式组合完井
二氧化碳泡沫水泥浆，氮气泡沫水泥浆；酸
性前置液，达到酸化处理钻井时在储层形成
的碱性伤害和泥浆封隔堵塞的侵害
开发中会遇到的难题：地层水涌出，超压煤
层引起的井喷，井眼稳定性/煤层的坍塌，高
渗透率/循环漏失，煤层损伤
裸眼完井，裸眼洞穴完井（最有效常用），
套管完井，套管—裸眼完井，水平排泄孔衬
管完井
对煤层顶板的封隔；固井时的前置液应充分
对储层冲洗，当然在条件允许时可采用酸性
前置液，采用高强度、低密度、低失水水泥
浆，泡沫水泥浆，双级注水泥，绕煤层固井
技术。
清水压裂；重复压裂；多层压裂；加砂水压
裂技术；凝胶压裂技术
通过压后裂缝半长、导流能力来分析压裂效
果应用大地电位法、井温法、微地震法、放
射性示踪法的综合压裂裂缝监测试验
避免采用高粘度胶体压裂液，清水压裂；重
复压裂；多层压裂；同时压裂；
裂缝评价技术 利用地面、井下测斜仪与微地震监测技术结
合的裂缝综合诊断技术，可直接地测量因裂
缝间距超过裂缝长度而造成的变形来表征
所产生裂缝网络，评价压裂作业效果，实现
页岩气藏管理的最佳化
压裂技术
对于低孔低渗双重介质的页岩气藏，其
主要运移过程包括解吸、扩散、非达西渗流。
虽然这些都与煤层气相似，但页岩气开采须
排气降压解吸采气，煤层气须排水降压解吸
采气。因此，煤层气的排采技术不能照搬应
用在页岩气的开发中。成藏条件中已知页岩
气分为异常高压与异常低压两类，故可以借
鉴这两类天然气藏的排采技术。
实现页岩气合理排采的办法就是，充分
认识地下气体流动系统并建立地层的流体
动力系模型；初期最佳排采强度进行理论推
导，为制定合理排采制度、提高采收率提高
理论依据。
我国页岩气藏分布广泛，储量大，在研
究气成藏条件后，针对页岩气藏特性研究开
发技术，纵向对比，可借鉴或引进国外先进
技术；横向对比，可借鉴已发展的与其有相
似性的气藏的开发技术。
参考文献
[1] 张金川, 金之钧, 袁明生, 等. 基于运移
动力暂时平衡条件下的运移气[J]. 天
然气工业, 2002, 22(5): 101~103.
[2] 唐鹏程, 郭平, 杜建芬, 等. 煤层气成藏
机理研究[J]. 中国矿业, 2009, 18(2):
94~97.
3 总结
作者简介：郭洋（1986-），女，中国石油大学（北京）油气田开发专业硕士研究生在读。