2024年10月13日发(作者：伦荣)
2023年
第4期第13卷
油气藏评价与开发
PETROLEUMRESERVOIREVALUATIONANDDEVELOPMENT
引用格式:桑树勋,韩思杰,周效志,等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景[J].油气藏评价与开发,2023,13（4）:403-415.
SANGShuxun,HANSijie,ZHOUXiaozhi,albedmethaneresourceanditsexplorationanddevelopmentprospectinEast
China[J].PetroleumReservoirEvaluationandDevelopment,2023,13（4）:403-415.
DOI:10.13809/32-1825/te.2023.04.001
403
华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
桑树勋
1,2,3
，韩思杰
1,2
，周效志
3,4
，刘世奇
1,2
，王月江
5
（1.中国矿业大学江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室，江苏徐州221008；
2.中国矿业大学碳中和研究院，江苏徐州221008；3.中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221116；
4.中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室，江苏徐州221008；
5.新疆维吾尔自治区煤炭煤层气测试研究所，新疆乌鲁木齐830099）
摘要：华东地区深部煤层气勘探开发对保障区域能源需求、优化地区能源结构、实现“双碳”目标具有重要意义。基于系统
调研和前期研究积累，总结了华东地区煤层气及瓦斯抽采现状，分析了该地区深部煤层含气特征与资源潜力，探讨了已有
深部煤层气勘探开发技术在华东地区的适用性，讨论并预测了华东地区深部煤层气勘探开发潜在有利区，最后提出了华
东地区开展深部煤层气勘探开发的优势和挑战。已有研究结果表明：华东地区针对煤矿区及构造煤的煤层气勘探开发技
术储备良好，形成了煤矿区煤层气开发“淮南模式”与构造煤煤层气顶板水平井分段压裂开发技术。华东地区深部煤层具
有含气量高（大于10cm
3
/g）和含气饱和度高（大于80%）的特征，两淮矿区深部煤层气预测地质资源量占绝大多数，2000m
以浅高达8984.69×10
8
m
3
，表明两淮地区深部煤层气具备良好的资源优势。深部煤层气的水平井等开发方式及造洞穴应
力释放、水力割缝等增产工艺在华东地区具有较大的应用前景，淮南煤田潘谢矿区可作为华东地区深部煤层气勘探开发
关键词：深部煤层气；资源潜力；勘探开发前景；淮南煤田；华东地区
中图分类号：TE37文献标识码：A
先导试验区。华东地区深部煤层气工作程度低，需要开展区域性的深部煤层气资源评价与典型地区成藏规律的深入解剖。
Deepcoalbedmethaneresourceanditsexplorationanddevelopmentprospect
inEastChina
SANGShuxun
1,2,3,4
,HANSijie
1,2
,ZHOUXiaozhi
3,4
,LIUShiqi
1,2
,WANGYuejiang
5
（uKeyLaboratoryofCoal-basedGreenhouseGasControlandUtilization,ChinaUniversityofMiningandTechnology,
221008,China;ofResourcesandGeosciences,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou,Jiangsu221116,
ofMiningandTechnology,Xuzhou,Jiangsu221008,China;ngUygurAutonomousRegionCoalandCoalbedMethane
TestingInstitute,Urumqi,Xinjiang830099,China）
Xuzhou,Jiangsu221008,China;NeutralityInstitute,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou,Jiangsu
China;oratoryofCoalbedMethaneResourcesandReservoirFormationProcess,MinistryofEducation,ChinaUniversity
Abstract:Deepcoalbedmethane（CBM）developmentinEastChinaisofgreatsignificancetoensureregionalenergydemand,
nthesystematicinvestigationandpreviousworks,the
currentsituationsofCBMextractioninEastChinaweresummarized,andthegas-bearingattributesandresourcespotentialofdeep
收稿日期：2023-05-09。
第一作者简介：桑树勋（1967—），男，博士，二级教授，从事碳中和地质技术、煤系非常规天然气勘探开发、煤系战略性矿产与沉积地质研
究。地址：江苏省徐州市泉山区金山东路1号中国矿业大学（文昌校区）碳中和研究院，邮政编码：221008。E-mail：
****************.cn
基金项目：国家自然科学基金重点项目“煤系气高效勘探开发的岩石力学地层理论方法体系研究”（42030810）；国家自然科学基金碳中和
专项“CO
2
地质封存潜力与能源资源协同理论方法体系及其应用基础”（42141012）。
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桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
2023年
第13卷第4期
,theapplicabilityofexistingdeepCBMexplorationanddevelopmenttechnologiesinEastChinawas
discussed,andthepotentialfavorableareasofdeepCBMexplorationanddevelopmentinEastChinawerediscussedandpredicted.
Finally,theadvantagesandchallusresults
showthat:EastChinahasagoodCBMdevelopmentaccumulationonthetectonicallydeformedcoalandinthecoalminearea,such
as“HuainanCBMextractionmodel”andhorizalin
EastChinahasahighgascontent（greaterthan10cm
3
/g）andgas-bearingsaturation（greaterthan80%）.Thepredictedgeological
resourcesofdeepCBMare8984.69×10
8
m
3
intheHuannan-Huanbeiminingarea,suggestingthatHuainanandHuaibeicoalfield
ntalwelldevelopmentandhydraulicfracturingtechniquesfordeepCBM
mineareainHuainancoalfieldisexpectedtobeapilotareafordeepCBM
r,theoverallexplorationanddevelopmentdegreeofdeepCBMislow,soitis
likedeepPanxiecoalmineinHuainancoalfield.
necessarytocarryoutthemoredetailedresourceevaluationandanalysisofdeepCBMgeologicalaccumulationinthetypearea,
Keywords:deepCBM;resourcespotential;explorationanddevelopmentprospect;Huainancoalfield;EastChina
目前，华东地区作为中国重要的煤炭产区，煤炭
开发强度高，可供经济开发的煤炭资源逐渐枯竭；但
深部煤层气资源具有万亿立方米的规模，其高效开
发对于长三角地区天然气供给具有重要战略意义。
在“双碳”目标下，华东地区温室气体减排压力巨大，
甲烷作为第二大温室气体，来自生产和关闭矿井的
煤炭甲烷排放不容忽视，煤层气高效开发利用是实
现煤炭甲烷减排的最佳路径
[1]
。深部煤层气是煤层
气勘探开发新领域，在华东地区对天然气供给和温
室气体减排更具有现实需求。华东地区煤层气资源
赋存地区包括江苏省徐州地区、安徽省两淮地区、山
东省黄河北地区（煤田）、江西省萍乡—乐平及上饶
地区（煤田），其中两淮地区是华东地区煤层气资源
量最大的地区
[2]
，淮南矿区预测2000m以浅煤层气资
源量5008.33×10
8
m
3
，淮北煤田3976.36×10
8
m
3[3]
。中
国深部煤层气勘探开发已在鄂尔多斯盆地东缘延川
南、大宁—吉县、临兴—保德区块，准噶尔盆地东部
白家海凸起和绥德河底区块取得突破
[4]
。鉴于深部
与浅部煤储层地质条件的显著差异性，煤层气开发
理论和技术也取得长足进展，开展高地应力、高地
温、高储层压力动态耦合下的深部煤层气地质与开
发技术体系研究成为当前重点攻关领域
[5-6]
。华东
地区深部煤层气资源集中于苏鲁豫皖交界处，以安
徽两淮地区、山东黄河煤田为主。以安徽省为例，两
淮矿区（淮南、淮北）2000m以浅煤层气资源量达
0.9×10
12
m
3
，其中以1000m以深的深部煤层气资源
为主；但因构造煤储层发育，浅部煤层气仍未实现规
模化地面开发突破，按传统的认识，深部煤层气开采
难度应该更大，因此，对于两淮地区深部煤层气资
源开发少有关注。华东地区煤矿区（浅部）煤层气开
发取得大量成果，以两淮矿区为代表，形成了两淮高
地应力、高瓦斯压力和高瓦斯含气量煤层群煤层气
井上下立体联合开发技术体系
[7-8]
。“十三五”期间，淮
南矿业集团总抽采量达到21.1×10
8
m
3
，瓦斯利用量
7.9×10
8
m
3
，发电量达14.6×10
8
kW·h
[9]
，可见华东地区
气开发提供重要信息。华东地区深部煤层气高效规
模化地面开发潜力大、需求紧迫，但油气勘探开发企
业关注不够，针对性的研究工作更少。
重点针对华东地区主要富煤层气区的江苏北
部、安徽北部和山东西南部，通过梳理煤层气勘探开
发现状和已有资料成果分析，探讨华东地区深部煤
层含气特征并估算深部煤层气资源量，讨论深部煤
层气开发技术进展及其在华东地区的可能应用前
景，初步展望了华东地区深部煤层气开发方向，预测
了勘探开发有利区，为开展华东地区深部煤层气高
效规模化地面开发提供参考。
煤矿区煤层气开发仍存在较大潜力，也为深部煤层
1深部煤层气的内涵
目前尚没有关于深部煤层气的准确定义，根据
中华人民共和国地质矿产行业标准《煤层气资源评
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第4期第13卷
桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
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价规范：DZ/T0378—2021》，将煤层气资源埋深大于
1200m定义为深层煤层气；但这仅考虑煤层埋深状
态，忽视了煤层气赋存规律是多重地质因素控制的
综合结果。早期研究普遍将1000m以深的煤层气
资源作为深部煤层气，含气量与应力状态的转换是
主要的评价指标，华北、西南等高煤阶区含气性与地
应力转换深度在750～1000m；但新疆等低煤阶区
的转换埋深达到2000m以深
[10]
。随着对中国主要
含煤盆地深部煤层含气规律、应力状态、物性特征研
究不断深入，秦勇和申建
[11]
提出深部煤层气的“深
部”不仅是埋深的概念，而是煤储层状态的改变，集
中体现在含气能力降低、垂直主应力大于平均水平
最大主应力以及渗透率的急速衰减，界定“浅部”与
“深部”煤层气的深度称之为临界深度。
相结合，大面积矿井卸压和地面联合抽采技术将成
为煤矿区原位煤层气抽采技术的必然发展趋势
[16]
。
2.2煤矿采动区和采空区煤层气开发
华东地区针对煤矿采动区和采空区煤层气的开
发已经持续多年，逐渐形成了自己的开发模式。淮
南矿区通过实施国家科技重大项目的采煤采气一体
化示范工程，研发了“远距离保护层卸压开采”技术，
对采动区和采空区矿井进行地面联动抽采，其瓦斯
治理技术以保护层卸压和高强度主动预抽技术为代
[17]
表，被称为“淮南模式”。此外，根据淮南矿区的煤
与煤层气赋存与开采特点，孔祥喜等
[12]
提出了煤层
群条件下保护层卸压井上下立体抽采煤层气开发模
式（图1）。童碧等
[18]
证明“以孔代巷”，即利用高位大
直径钻孔代替高抽巷抽采采空区瓦斯是可行的。近
年来，淮南矿区在地面钻井抽采试验基础上，将地面
钻井技术与卸压煤层气抽采技术结合，完善了淮南
特色的煤与瓦斯共采理论——生产矿井煤与瓦斯共
采+地面煤层气抽采理论
[19]
。针对碎软煤层采动区
和采空区的煤层气抽采，研发用于整个采煤过程中
适用的“一井多用”技术，实现压裂井、采动区井、采
空区井煤层气开发的连续使用，最大限度抽采煤层
群中的煤层气是未来的发展方向
[20]
。
2
2.1
华东地区煤层气勘探开发领域
原位煤层气开发
淮南矿业集团自20世纪90年代开始，就先后施
工了9口原位煤层气测试井，总结了构造煤对储层的
影响，认为被保护层卸压煤层气开发对破碎煤储层
有显著改造效果
[12]
。2019年开始，首次在淮南矿区
内进行煤层气水平井开采实验，共施工6口水平井，
并进行压裂排采试验，截至2021年10月，5口井产气，
最高单井日产气量1519m
3
，累计产气量97×10
4
m
3[9]
。
淮北矿业集团2008年在芦岭矿1采区施工了7口“一
井三用”的煤层气抽采井，其中LG1井、LG2井的8号
煤均为构造煤，产气量较低，除LG6为高产井，最高
日产气量3000m³以上，LG3井、LG4井、LG5井、LG7
井日产量在500m
3
左右。“十一五”期间又陆续施工
了5口煤层气压裂井，单井日产气量230～3100m
3
，
累计产气量193×10
4
m
3
。截至2021年，中联煤层气
有限责任公司在宿州矿区新施工钻井36口（组），其
中水平井3组，CLG20HL-01水平井日产气量3000m
3
左右，直井最高日产量超过2000m
3
，取得了区域煤
层气勘探开发的突破
[9]
。目前两淮地区原位煤层气
开采主要采用疏水降压解吸采气、地面大直径钻
孔、井下条带预抽未采动区瓦斯
[14]
、远距离保护层卸
压开采对未采区地面进行预抽。随着技术的发
展，条带式井上下联合抽采，保护层开采与地面钻井
[15]
[13]
1
2
3
4
9
6
7
5
8
规划准备区(采前)
生产区(采中)
采空区(采后)
4.地面采空区井；5.采空区埋管；6.顺层钻孔；7.保护层（首采层）；8.穿层
钻孔；9.被保护层（卸压层）。
注：1.地面水平分段压裂井；2.准备区地面压裂井；3.地面采动区井；
图1煤层群条件下煤与煤层气一体化开发模式
[12]
Fig.1Integrateddevelopmentmodeofcoalandcoalbed
methaneundercoalseamgroupconditions
[12]
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2.3
桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
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第13卷第4期
构造煤煤层气开发
华东地区主要含煤盆地受郯庐走滑断裂控制变
对单一厚煤层构造煤发育特征，拓展卸压煤层气开
发技术和直井洞穴完井技术，探索建立了构造煤水
平井造洞穴应力释放解吸采气理论与技术体系，有
望显著提高构造煤煤层气开发效果（图2）。
形严重，煤层普遍存在构造挤压变形甚至破坏的现
象。淮南煤田就是松软、低透气性、厚度中等、煤层群
开发的典型矿区，1998—2000年，国投新集能源股份有
限公司与西安研究院合作，在新集煤矿施工了3口构
造煤煤层气开发实验井，单井日产气量最高3278m
3
，
但产气衰减快，平均日产气量只有200～1200m
3
。
2013年，在芦岭矿首次成功实施了碎软低渗煤层顶
板水平井分段压裂开发煤层气技术示范工程，单井
最高日产气量10760m
3[16,20]
。2018年以后，随着构
造煤顶板压裂煤层气开发技术的应用，淮南矿业集
团先后在潘谢区块、顾桥矿、潘二矿、朱集矿各施工
了18口L型顶板水平井。截至2022年12月，已有3口
井产量超过4000m
3
/d、1口井产量超过3000m
3
/d、
合计气产量超过2.58×10
4
m
3
/d
[16]
。然而该技术仍然
1口井产量超过2000m
3
/d、2口井产量超过1000m
3
/d，
未彻底解决构造煤层解吸增渗问题。桑树勋等
[13]
针
3华东地区深部煤层气资源
虽然华东地区煤层气勘探开发历史悠久，取得
了构造煤煤层气和卸压煤层气有效开发的局部突
破，但大多数均集中在浅部原位煤层或采空区，深部
煤层气资源评价与工程开发工作鲜有报道。同时，
悠久的煤炭开采史也造成浅部煤炭逐渐枯竭，浅部
煤层气资源受长期煤矿采动影响，资源潜力消耗殆
尽，开发价值有限。因此，在深部煤层找资源已成为
华东地区煤层气勘探开发的必然方向。
3.1深部煤层地质特征
华东地区深部煤层埋深普遍介于800～1500m，
煤系纵向上发育上石炭统太原组、下二叠统山西组
储气罐
钻塔
泵车
储水池
煤、水分离装置煤、水、气分离装置
井口法兰
地面
水平井
举升装置
煤粉收集池
直井
煤层
水平井括孔段
诱导控制塌孔造洞穴
与
洞
穴
中
轴
线
距
离
增
大
O
与
洞
穴
中
轴
线
距
离
增
大
应力增加
应力等值线甲烷渗流洞穴中轴线甲烷管流
Fig.2
图2水平井造洞穴应力释放构造煤煤层气开发技术原理示意图
[13]
Technologyprincipleschematicoftectoniccoalcoalbedmethanedevelopmentwithhorizontalwellcavestressrelease
[13]
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第4期第13卷
桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
3.2深部煤层含气特征
407
和下石盒子组，以山西组和下石盒子组煤层为主，厚
煤层也主要分布于山西组和下石盒子组。平面上，
华东地区厚煤层主要发育在安徽淮南煤田，可采厚
度达23～36m，显著大于山东黄河北煤田和江苏徐
州矿区煤层的可采厚度，在区域上可采煤层厚度呈
现北薄南厚的特点。华东地区煤变质作用程度自浅
部至深部逐渐增高，由北到南降低，北部（山东黄河
北煤田）太原组下部为偏低的肥煤阶段，太原组上部
和山西组为气肥煤和气煤阶段，在南部（徐州矿区、
淮南煤田）山西组为气煤到气肥煤阶段，石盒子组多
为气煤，这种垂向和横向的变化，基本上与现在未受
火成岩侵人的煤质变化规律是相似的。华东地区不
同区域煤层的孔隙度差异较大，这与煤的热演化程
度有着密切的关系，淮南煤田平均孔隙度达8.32%，
而徐州矿区张集矿平均孔隙度为7.70%，黄河北煤
田肥煤和气煤平均孔隙度分别为3.45%和4.29%，
淮南煤田的孔隙度显著大于其他地区，华东地区煤
的镜质组反射率基本介于0.65%～2.00%。在这一
阶段煤层的孔隙度随着煤化作用程度的加深，孔隙
体积迅速减小，由于华东地区由北到南煤化程度逐
渐降低，所以在区域上呈现孔隙度南高北低的特点。
总体来看，华东地区石炭—二叠煤系深度基本类似，
但自北向南煤层赋存与发育条件逐渐变好，淮南煤
田主采煤层整体发育优势突出。
目前对煤层气的赋存状态已基本形成共识，浅
部煤层气主要以吸附态方式保存，有少量的游离态
和溶解态；而随着埋深增加，游离气的含量逐渐增
加，高孔隙度煤层为游离气提供了大量赋存空间，但
吸附气含量在温度负效应控制下逐渐降低。虽然煤
层含气量在埋深剖面上存在转折深度，中低阶煤的
转折深度浅于高阶煤（图3a），但深部煤层由于受到
深层热效应影响，往往具有更高的成熟度，从而导致
实际转折深度加深
[21]
。华东地区主要煤田深部煤层
虽然以气肥煤为主（表1），但含气量普遍在10cm
3
/g
以上，含气饱和度平均在80%以上，高含气量和高含
气饱和度特征明显，具备深部煤层气勘探开发的资
源条件。例如，淮南潘集矿区深部13-1号煤层，埋深
1500m，含气量18.7cm
3
/g；淮南谢家集矿区C
13
号煤
埋深1154.6m，含气量高达23.17cm
3
/g；淮北宿县矿
层，埋深1204.23m，含气量15.32cm
3
/g，B
4b
号煤层，
区10号煤层，埋深941.4m，含气量12.16cm
3
/g，含气
深778m，含气量16.2cm
3
/g；徐州矿区1号煤层，埋深
918.15m，含气量高达17.77cm
3
/g，平均孔隙度
7.7%
[22-25]
。在目前勘探范围内，华东地区深部煤层埋
深并未达到煤层含气量的转折深度，含气量随埋深
饱和度高达108%；山东黄河北煤田10号煤层，埋
a.不同煤级煤层含气量随埋深变化及转折深度模式b.华东地区主要矿区煤层含气量随埋深变化
Fig.3
图3不同煤级煤层及华东地区主要矿区煤层含气量随埋深变化
VariationofcoalseamgascontentwithburieddepthindifferentcoalseamsandmajorminingareasinEastChina
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桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
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田
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r
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m
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a
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l
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a
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o
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c
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m
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o
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c
m
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/
s
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度
B
厚
1
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l
b
a
m
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深
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号
层
煤
或
田
区
煤
矿
省份
0
3
.
2
～
2
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1
7
4
.
7
2
8
.
1
1
3
8
.
5
6
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发发
煤煤
裂棱
碎糜
8
6
.
3
1
～
6
6
.
9
煤煤
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7
3
.
6
～
1
5
.
0
0
7
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1
～
5
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1
1
2
-
1
1
区
矿
谢
潘
4933
6133
....
15
～～
88
11
90
..
80
11
～～
52
70
..
29
11
2706
....
1010
0
8
.
1
2
72
～
46
74100
..
79610
0
46
.....
9
11
93765
.
1
1
0
8
.
4
3
6874
～
2464
0
0
....
2
6
0
.
0
0
7890
..
1
1111
9
2
2
8
.
2
1
082
128
...
6
6
799
70
～
264
89
00
...
0
830
～～
60
..
2
657
17
07
74
68
...
325
586
育育
育
育
育
育
育
发发
发
育
较
发发
发
较
发
发
较
煤煤煤煤煤煤煤煤
裂裂棱裂粒裂裂裂
碎碎糜碎碎碎碎碎
09
7
509
66
..
1
5
42
52
84
.
31
..
.
8
0
..
21
1
74
11
～～
81
09
..
21
煤煤煤煤煤煤煤煤
气气气肥肥肥气肥
7
0
0
61818
4
.
43318
.
6
3
1
.....
～
1
144561
.
～～～～～～
3
4
800000
19
..
40
0003
0
005
0
000
0
2
5
3
4
0
8111719
～～～～
0
0
～～～
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8
0
8
2
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8
3
6
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2
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78
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7
2
11
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张
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安徽江苏
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2
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.
4
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6
3
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12
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..
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22
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.
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～
1
2
.
0
2023年
第4期第13卷
桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
409
呈增大趋势（图3b）。这些数据表明以淮南潘集—谢
家集矿区、淮北宿县矿区、徐州矿区、山东黄河北煤
田为代表的华东地区深部煤层具有很好的含气性与
孔渗条件，更深煤层含气潜力更高，为华东地区深部
煤层气勘探开发提供了良好的物质基础。
3.3深部煤层气资源潜力预测
华东地区拥有丰富的煤炭及煤层气资源，主要
产煤省份包括安徽、江苏和山东。安徽省的煤炭资
源主要分布于两淮煤田，深部煤层气资源在两淮煤
田中不均匀分布，部分矿区相对富集。江苏省煤炭
资源分布较为局限，大部分集中在西北部的徐州地
区，苏南较少，中部缺乏
[26]
，深部煤层气资源主要集
中于徐州矿区。山东省煤炭资源历经60多年的勘探
开发，全省的煤炭资源状况已基本查明，深部煤层气
资源主要分布于黄河北、章丘、淄博煤田以及济阳坳
陷深部煤层中。
两淮煤田位于华东地区的安徽省，煤炭资源丰
富，煤层气富集高产。截至2020年底，两淮地区
2000m以浅煤层气预测资源量为8984.69×10
8
m
3[9]
。
该地区煤储层受构造控制明显，整体呈东高西低的
趋势，在向斜构造部位或煤储层埋深较大部位含气
量较高，且随着煤储层埋深的增加，含气饱和度呈上
升趋势，含气量大于8m
3
/t的煤储层埋深一般在
1000m以下
[27]
。淮北煤田含气量呈东高西低分布，
东部宿县矿区的桃园、祁南矿深部含气量在16m
3
/t
以上，向西临涣矿区任楼、海孜矿深部含气量减小至
15m
3
/t左右，西部的涡阳矿区深部含气量最小，一般
在4m
3
/t以下
[27]
。前人运用GIS（地理信息系统）软
件，运用体积法计算了淮南和淮北煤田1500m以深煤
层气资源量，分别为7226.8×10
8
m
3
和3752.5×10
8
m
3
，
主要集中在淮南潘集—唐集—顾桥一带和淮北宿
县—袁店—大店一带
[27]
。淮南煤田是华东煤层气资
源量最大的地区，深部煤层气资源量占比更大。淮
南煤田的谢李区、潘集深部区、谢桥张集深部区为3个
主要煤层气高含量区，含气量为10～30m
3
/t
[28]
，淮南
谢李区、潘集—古沟区、上窑—沈家岗区以及淮北南
平区1000～2000m煤层气资源量超过1000×10
8
m
3
大的有利地质条件，煤层气资源丰度高，淮北与淮
南煤田煤层气资源丰度分别为2.3×10
8
m
3
/km
2
和
3.56×10
8
m
3
/km
2[28]
。前人从深部煤层气资源角度综
合运用模糊数学和GIS叠加方法对两淮煤田深部煤
层气勘探开发有利区进行了预测，认为淮北煤田中
（图4）。两淮煤田均具有煤层层数多、煤层厚度
a.淮南矿区煤层气地质资源量预测b.徐州矿区煤层气地质资源量预测
Fig.4
图4华东地区淮南矿区和徐州矿区煤层气地质资源量预测
[24,29]
PredictionofcoalbedmethanegeologicalresourcesintheHuainanandXuzhouminingareainEastChina
[24,29]
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410
桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
2023年
第13卷第4期
的宿县深部煤区南部的南坪、桃园矿区，淮南煤田中
的潘谢矿区为深部煤层气勘探开发有利区
[28]
。
徐州矿区煤炭勘探深度已达1200m，部分达到
1500m
[24]
，浅部仅残留部分保护煤柱，含气量总体较
低，但深部未采动煤层在上保护层卸压后具有一定
勘探开发潜力。通过压力—吸附法与体积法预测得
到徐州矿区煤层气资源量为173.05×10
8
m
3
，由于徐
州矿区浅部可动煤层已基本被采掘，埋深1000m以
浅的煤层气资源量仅为21.26×10
8
m
3
，而1000m以深
藏、水动力控气、地应力控渗、物性控产”的深部煤层
气成藏富集高产“五要素”协同控制理论
[34-35]
，“微幅
褶皱、单斜与水动力耦合、断层与水动力耦合、鼻状
构造”４类深部（层）煤层气成藏模式
[6]
，以及深部源
内型、源外型含煤层气系统成藏模式
[36]
。结合华东
地区深部煤层气成藏控制因素来看，以两淮煤田为
例，石炭—二叠纪成煤期后经历了多起构造运动，构
造演化主导两淮煤田形成了热成因和次生生物成因
气共存的混合型煤层气藏。淮南矿区煤系含水层基
本处于封闭与半封闭的水文地质环境中，水力控气
效果属于水力封闭型。构造上发育两翼对冲的推覆
构造格局，区内潘谢矿区深部地应力场总体以水平
应力为主，总体上呈现出随深度的增加而增大的趋
势，与延川南区块不同的是研究区煤体结构较为破
碎，储层压裂改造难度较大。两淮地区深部煤层气
尚未进行有效开发，但就两淮地区浅部煤层气井开
发效果来看，不同物性条件下，煤层气井开发效果
不同，具有“物性控产”现象。总体来看，深部煤层
气成藏富集高产“五要素”协同控制理论及“微幅褶
皱”和“断层与水动力耦合”成藏模式可能适用于两
淮地区。
直井或定向井压裂方式开采是目前最成熟的煤
层气开采技术，但华东地区深部煤储层应力大、压力
高，渗透率等物性较差，不宜采用直井或定向井压裂
方式开采。高地应力条件下压裂改造过程中形成的
压裂缝较短，排水降压效果较差，难以达到理想的开
发效果。水平井开发是当前普遍认可的煤层气开发
提产关键技术，适用于结构稳定、渗透率低的煤层，
能够促进解吸面积增大，渗流通道变长，有效提高煤
层气产能
[37]
。深部煤层气水平井开发技术已在沁水
盆地长治北、延川南和鄂东缘典型区块等深部煤层
气开发中得到成功应用
[38-39]
，如延川南区块自2021
年开始井网部署由单一直井向“直井+水平井”复合
井网转变，鄂东缘深部煤层气开发井型多采用水平
井和丛式井，为华东地区深部煤层气开发提供了有
益借鉴。国内深部煤层气储层改造大多采用水力压
裂技术，而水力压裂技术适用于长治北等地区深部
煤体结构完好，厚度稳定的煤层改造
[40]
。两淮矿区
煤体结构普遍较为破碎，渗透率较低，特别是淮北芦
岭煤田8、9号煤层非常松软，煤体结构破碎，利用煤
3
的资源量达到151.79×10
8
m
（图4）。相较于两淮地区，
徐州矿区煤层气含气性较弱，埋深在600～2000m
的煤层中含气量介于3.18～9.66m
3
/t，但深部煤层
含气量有增大趋势，局部高含气带具有勘探开发
潜力
[24,30]
。
山东地区的煤田主要为石炭—二叠纪的隐伏煤
田，省内的黄河北、章丘及淄博煤田的深部煤层气资源
需重点关注。黄河北煤田中部深部煤层含气量高达
16m
3
/t
[31]
，该煤田深部自西向东有齐北、济北、潘店3个
预测区，含煤面积1833.8km
2
，通过浅部煤层地质资
源量类比，推测得到煤层气资源量为927.84×10
8
m
3
，
煤层气资源丰度0.51×10
8
m
3
/km
2
，属于贫气区。然而
该区煤层受岩浆侵入的影响，煤的变质程度高，且岩
浆岩厚度大，裂隙不发育，覆盖在煤层上形成良好的
盖层，致使黄河北煤田深部单层煤层气含量普遍较
高
[32]
。此外，济阳坳陷内拥有丰富的煤层气资源，煤
层气资源量在3.78×10
12
m
3
以上，其中绝大部分埋深
在2000m以深的盆地深部，且煤层饱和吸附能力临
煤平均含气量为9m
3
/t，煤层气平均资源丰度为
济阳坳陷内具有良好的深部煤层气资源潜力。
界深度达2000m
[21]
，深部煤层含气潜力巨大，中高阶
1.26×10
8
m
3
/km
2[33]
。综上所述，山东省黄河北煤田与
4华东地区深部煤层气勘探开发前景
4.1深部煤层气勘探开发理论技术应用前景
自“十三五”以来，随着鄂尔多斯盆地延川南、临
兴区块和准噶尔盆地白家海凸起深部煤层气勘探开
发相继取得突破，深部煤层气成藏地质与理论勘探
开发技术也在不断完善。前人根据3个典型区块深
部煤层气的成藏条件分别提出了“沉积控煤、构造控
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2023年
第4期第13卷
桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
411
Fig.5
图5深部煤层气勘探开发理论技术体系及其在华东地区的适用性
TheoreticalandtechnologicalsystemofdeepCBMexplorationanddevelopment,anditsapplicabilityinEastChina
层气水力压裂对松软煤层的压裂造缝效果较差
[41]
，
水平井造洞穴应力释放或水力割缝技术对松软煤层
进行储层改造有望取得明显效果
[40,42]
。水平井造洞
穴应力释放技术、水力割缝技术在华东地区深部碎
软煤层改造中可能有较大的应用潜力。
虽然中国深部煤层气开发面临深部煤储层地质
条件复杂、煤储层渗透率低、地质与工程理论支撑不
足、开发方式和工程技术受限等难题，但经过沁水盆
地、鄂尔多斯盆地及准噶尔盆地深部煤层气的勘探
开发试验，深部煤层气勘探开发取得了区域性的突
破，为华东地区深部煤层气勘探开发提供了有益启
示。国内对于深部煤层气的勘探开发已形成了一套
理论技术体系（图5），提出的一系列成藏理论与开发
技术已成功应用于实践，并极大可能在华东地区深
部煤层气勘探开发中有所适用。综合华东地区深部
煤层气资源及地质条件来看，多层模糊数学评价及
地震相控反演的开发“甜点”预测方法，能够对华东
地区深部煤层气“甜点”区进行有效地预测。华东地
区深部煤层松软低渗透的特点，为深部煤层水平井、
L型井等井型应用提供了条件，同时可结合水平井分
段压裂、水平井造洞穴应力释放或水力割缝技术及
技术实现强化增产。
CO
2
-ECBM（煤层CO
2
地质封存与煤层气强化开发）
4.2深部煤层气勘探开发有利区初步预测
根据华东地区煤层气资源量预测，深部煤层气
资源仅分布在徐州矿区、黄河煤田北部以及两淮地
区，其中徐州矿区和黄河煤田北部尚未开展有效的
煤层气勘探开发工作，现有评价结果显示，苏北及鲁
西南深部煤层气资源仅占华东地区的十分之一左
右，且资源丰度均小于1×10
8
m
3
/km
2
。这些地区煤层
及开发地质条件等认识受限，因此，不宜作为华东地
区深部煤层气勘探开发先导区。
华东地区深部煤层气资源丰富绝大多数集中
在两淮煤田，桃园矿区、潘谢矿区已有多口深部煤层
气井，最深的煤层气综合评价井“潘气1井”达到
2003m
[43]
。前人研究已表明，淮南煤田煤层气资源
量和含气量达到淮北煤田的2倍左右，且具有更高的
深部煤层气资源丰度，平均3.56×10
8
m
3
/km
2
，其中，淮
南潘谢矿区是开展深部煤层气勘探开发的最有利
区
[28]
。淮南煤田不仅深部煤层气资源量、资源丰度
以及煤层气勘探程度“三高”，部分地区煤储层孔裂
隙发育，煤体结构与可改造性好，而且已有成熟的地
质适配性煤层气开发技术及现场应用，是优先开展
华东地区深部煤层气勘探开发的有利区。综合煤层
气勘探开发程度低，对深部煤层含气特征、储层物性
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412
桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
2023年
第13卷第4期
Fig.6
图6淮南煤田潘谢矿区上、下石盒子组主要煤层剖面及柱状图
MaincoalseamsectionandhistogramofupperandlowerShiheziFormationinPanxieminearea,Huainancoalfield
气资源条件、煤层气地质背景、煤储层特征及开发条
件等方面来看，淮南煤田的潘谢矿区煤层埋藏深度
普遍大于1500ｍ，上二叠统上石盒子组第四含煤段
下部13-1号煤层在全区发育稳定，厚度大于5ｍ，基
本不发育断层，向斜控气特征明显，次级褶皱不发育
（图6）。煤体结构完整、内生裂隙发育，顶底板岩石
类型均为泥岩，具有良好的保存条件。储层压力大
于10MPa，含气量为13.2～20.8m
3
/t，且随埋深增加而
增加
[44]
，平均煤层气含量大于16m
3
/t，煤层气资源总量
质资源量为10979.3×10
8
m
3
，淮南矿区深部煤层含气
量平均最高可达25m
3
/t，淮北矿区深部煤层气含气
量最高也超过20m
3
/t，煤层气资源丰度分别高达
层气藏。然而不论是煤层含气性还是煤层气资源丰
3.56×10
6
m
3
/km
2
和2.3×10
6
m
3
/km
2[27]
，属于中高丰度煤
度，淮南煤田均显示出更高的资源潜力，深部煤层含
气能力有进一步升高的趋势；潘谢矿区深部地区发
育中等变质程度、高含气、高孔隙度以及高渗透率煤
层，气藏封盖与保存条件好，是华东地区深部煤层气
勘探开发的有利区带。针对淮南煤田松软煤层普遍
发育的特点，已形成顶板卸压与大规模体积改造技
术模式，浅部及煤矿区煤层气抽采效果明显，不乏高
产气井，深部煤层气也已进入工程探索阶段。此外，
广泛分布的浅部煤矿采动卸压也为深部煤储层应力
释放与增渗改造提供了有利条件。综上所述，从资
源潜力、有利区带分布、煤层气工程以及煤炭开发现
状等角度出发，华东地区淮南煤田深部煤层气具有
良好的勘探开发前景；然而与成功突破深部煤层气
的延川南、临兴、五彩湾等区块相比，由于地质—工
程条件差异，淮南煤田深部煤层气勘探开发工作也
存在一些挑战，如该地区大部分深部煤储层受构造
控制明显，可能具有高地应力、低渗透率、煤体结构
破碎的特征，“甜点”区预测与储层高效改造等技术
为205.6×10
8
m
3
，渗透率为（0.098～4.880）×10
-3
µm
2
，
平均1.25×10
-3
µm
2
，储层开发条件有利
[43]
。此外，为
实现淮南矿区深部煤层气突破，强化碎软低渗煤层
地面井增产效果，已有学者提出了攻关深部煤层气
精准地质导向、超大规模高效储层体积改造、抽采效
果评价技术的发展方向，为该区深部煤层规模化开
发提供了技术储备
[12]
。综上所述，淮南煤田潘谢矿
区深部可作为华东地区优先开展深部煤层气勘探开
发的先导试验区块。
4.3淮南煤田深部煤层气勘探开发潜力与挑战
华东地区两淮地区深部煤层气资源及储层条
件优越。两淮矿区深部煤层整体较厚，主采煤层
平均厚度介于1.5～4.5m，1500m以深的煤层气地
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2023年
第4期第13卷
桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
[J].煤田地质与勘探,2023,51（1）:159-175.
413
需要重点突破，同时在工程应用方面也面临浅部煤
层气勘探开发技术对深部煤层气不适用、其他地区
深部煤层气相对成熟的开发技术对该地区深部煤层
气不适应的难题。因此，亟待开展淮南煤田深部煤
层气资源精细评价、地质选区与工程示范等关键理
论技术的研究，充分释放资源优势，并在此基础上科
学评价华东地区深部煤层气资源潜力，推动该地区
深部煤层气勘探开发工作，优化区域能源供销结构，
助力地区“碳中和”战略。
[3]
[2]
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5结论
1）华东地区煤炭开采与煤层气开发历史悠久，
andexploitationduringthe13thfive-yearplanperiodinAnhui
[4]叶建平,侯淞译,张守仁.“十三五”期间中国煤层气勘探开
（3）:15-22.
YEJianping,HOUSongyi,ssof
coalbedmethaneexplorationanddevelopmentinChinaduring
the13thfive-yearplanperiodandthenextexplorationdirection
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发进展及下一步勘探方向[J].煤田地质与勘探,2022,50
以两淮地区为核心的煤层气勘探开发已取得显著进
展，目前已形成以保护层卸压和高强度主动预抽技
术为核心的煤矿区煤层气开发“淮南模式”，构造煤
煤层气顶板水平井分段压裂开发工程探索取得一定
效果。
10cm
3
/g以上，含气饱和度平均在80%以上，高含气
量和高含气饱和度特征明显，其中两淮地区桃园—
3
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XUFengyin,WANGChengwang,XIONGXianyue,
technicalcountermeasures:TakingtheeasternmarginofOrdos
（4）:30-42.
[7]
宿县、潘谢等深部地区煤层含气量高达20cm
/g，
两淮地区2000m以浅煤层气预测地质资源量为
左右，从深部煤层气资源角度看，两淮煤田最具勘探
开发优势。
高”的地质特点，水平井等开发方式及造洞穴应力释
放、水力割缝等增产工艺在本地区具有较大的应用
前景。与苏北、鲁西南相比，两淮地区煤层气勘探开
发工程实践经验丰富，是华东地区深部煤层气勘探
开发有利区，其中淮南煤田潘谢矿区可开展深部煤
层气勘探开发先导试验。
区为主的浅部煤层气勘探开发成果与技术储备为淮
南煤田深部煤层气先导性试验开发提供了有利条
件，其他地区深部煤层气的勘探开发工作尚未开展，
亟待开展区域性资源评价工作和深部煤层气成藏理
论与开发技术的创新。
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（编辑黄颖）
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2024年10月13日发(作者：伦荣)
2023年
第4期第13卷
油气藏评价与开发
PETROLEUMRESERVOIREVALUATIONANDDEVELOPMENT
引用格式:桑树勋,韩思杰,周效志,等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景[J].油气藏评价与开发,2023,13（4）:403-415.
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DOI:10.13809/32-1825/te.2023.04.001
403
华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
桑树勋
1,2,3
，韩思杰
1,2
，周效志
3,4
，刘世奇
1,2
，王月江
5
（1.中国矿业大学江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室，江苏徐州221008；
2.中国矿业大学碳中和研究院，江苏徐州221008；3.中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221116；
4.中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室，江苏徐州221008；
5.新疆维吾尔自治区煤炭煤层气测试研究所，新疆乌鲁木齐830099）
摘要：华东地区深部煤层气勘探开发对保障区域能源需求、优化地区能源结构、实现“双碳”目标具有重要意义。基于系统
调研和前期研究积累，总结了华东地区煤层气及瓦斯抽采现状，分析了该地区深部煤层含气特征与资源潜力，探讨了已有
深部煤层气勘探开发技术在华东地区的适用性，讨论并预测了华东地区深部煤层气勘探开发潜在有利区，最后提出了华
东地区开展深部煤层气勘探开发的优势和挑战。已有研究结果表明：华东地区针对煤矿区及构造煤的煤层气勘探开发技
术储备良好，形成了煤矿区煤层气开发“淮南模式”与构造煤煤层气顶板水平井分段压裂开发技术。华东地区深部煤层具
有含气量高（大于10cm
3
/g）和含气饱和度高（大于80%）的特征，两淮矿区深部煤层气预测地质资源量占绝大多数，2000m
以浅高达8984.69×10
8
m
3
，表明两淮地区深部煤层气具备良好的资源优势。深部煤层气的水平井等开发方式及造洞穴应
力释放、水力割缝等增产工艺在华东地区具有较大的应用前景，淮南煤田潘谢矿区可作为华东地区深部煤层气勘探开发
关键词：深部煤层气；资源潜力；勘探开发前景；淮南煤田；华东地区
中图分类号：TE37文献标识码：A
先导试验区。华东地区深部煤层气工作程度低，需要开展区域性的深部煤层气资源评价与典型地区成藏规律的深入解剖。
Deepcoalbedmethaneresourceanditsexplorationanddevelopmentprospect
inEastChina
SANGShuxun
1,2,3,4
,HANSijie
1,2
,ZHOUXiaozhi
3,4
,LIUShiqi
1,2
,WANGYuejiang
5
（uKeyLaboratoryofCoal-basedGreenhouseGasControlandUtilization,ChinaUniversityofMiningandTechnology,
221008,China;ofResourcesandGeosciences,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou,Jiangsu221116,
ofMiningandTechnology,Xuzhou,Jiangsu221008,China;ngUygurAutonomousRegionCoalandCoalbedMethane
TestingInstitute,Urumqi,Xinjiang830099,China）
Xuzhou,Jiangsu221008,China;NeutralityInstitute,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou,Jiangsu
China;oratoryofCoalbedMethaneResourcesandReservoirFormationProcess,MinistryofEducation,ChinaUniversity
Abstract:Deepcoalbedmethane（CBM）developmentinEastChinaisofgreatsignificancetoensureregionalenergydemand,
nthesystematicinvestigationandpreviousworks,the
currentsituationsofCBMextractioninEastChinaweresummarized,andthegas-bearingattributesandresourcespotentialofdeep
收稿日期：2023-05-09。
第一作者简介：桑树勋（1967—），男，博士，二级教授，从事碳中和地质技术、煤系非常规天然气勘探开发、煤系战略性矿产与沉积地质研
究。地址：江苏省徐州市泉山区金山东路1号中国矿业大学（文昌校区）碳中和研究院，邮政编码：221008。E-mail：
****************.cn
基金项目：国家自然科学基金重点项目“煤系气高效勘探开发的岩石力学地层理论方法体系研究”（42030810）；国家自然科学基金碳中和
专项“CO
2
地质封存潜力与能源资源协同理论方法体系及其应用基础”（42141012）。
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404
桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
2023年
第13卷第4期
,theapplicabilityofexistingdeepCBMexplorationanddevelopmenttechnologiesinEastChinawas
discussed,andthepotentialfavorableareasofdeepCBMexplorationanddevelopmentinEastChinawerediscussedandpredicted.
Finally,theadvantagesandchallusresults
showthat:EastChinahasagoodCBMdevelopmentaccumulationonthetectonicallydeformedcoalandinthecoalminearea,such
as“HuainanCBMextractionmodel”andhorizalin
EastChinahasahighgascontent（greaterthan10cm
3
/g）andgas-bearingsaturation（greaterthan80%）.Thepredictedgeological
resourcesofdeepCBMare8984.69×10
8
m
3
intheHuannan-Huanbeiminingarea,suggestingthatHuainanandHuaibeicoalfield
ntalwelldevelopmentandhydraulicfracturingtechniquesfordeepCBM
mineareainHuainancoalfieldisexpectedtobeapilotareafordeepCBM
r,theoverallexplorationanddevelopmentdegreeofdeepCBMislow,soitis
likedeepPanxiecoalmineinHuainancoalfield.
necessarytocarryoutthemoredetailedresourceevaluationandanalysisofdeepCBMgeologicalaccumulationinthetypearea,
Keywords:deepCBM;resourcespotential;explorationanddevelopmentprospect;Huainancoalfield;EastChina
目前，华东地区作为中国重要的煤炭产区，煤炭
开发强度高，可供经济开发的煤炭资源逐渐枯竭；但
深部煤层气资源具有万亿立方米的规模，其高效开
发对于长三角地区天然气供给具有重要战略意义。
在“双碳”目标下，华东地区温室气体减排压力巨大，
甲烷作为第二大温室气体，来自生产和关闭矿井的
煤炭甲烷排放不容忽视，煤层气高效开发利用是实
现煤炭甲烷减排的最佳路径
[1]
。深部煤层气是煤层
气勘探开发新领域，在华东地区对天然气供给和温
室气体减排更具有现实需求。华东地区煤层气资源
赋存地区包括江苏省徐州地区、安徽省两淮地区、山
东省黄河北地区（煤田）、江西省萍乡—乐平及上饶
地区（煤田），其中两淮地区是华东地区煤层气资源
量最大的地区
[2]
，淮南矿区预测2000m以浅煤层气资
源量5008.33×10
8
m
3
，淮北煤田3976.36×10
8
m
3[3]
。中
国深部煤层气勘探开发已在鄂尔多斯盆地东缘延川
南、大宁—吉县、临兴—保德区块，准噶尔盆地东部
白家海凸起和绥德河底区块取得突破
[4]
。鉴于深部
与浅部煤储层地质条件的显著差异性，煤层气开发
理论和技术也取得长足进展，开展高地应力、高地
温、高储层压力动态耦合下的深部煤层气地质与开
发技术体系研究成为当前重点攻关领域
[5-6]
。华东
地区深部煤层气资源集中于苏鲁豫皖交界处，以安
徽两淮地区、山东黄河煤田为主。以安徽省为例，两
淮矿区（淮南、淮北）2000m以浅煤层气资源量达
0.9×10
12
m
3
，其中以1000m以深的深部煤层气资源
为主；但因构造煤储层发育，浅部煤层气仍未实现规
模化地面开发突破，按传统的认识，深部煤层气开采
难度应该更大，因此，对于两淮地区深部煤层气资
源开发少有关注。华东地区煤矿区（浅部）煤层气开
发取得大量成果，以两淮矿区为代表，形成了两淮高
地应力、高瓦斯压力和高瓦斯含气量煤层群煤层气
井上下立体联合开发技术体系
[7-8]
。“十三五”期间，淮
南矿业集团总抽采量达到21.1×10
8
m
3
，瓦斯利用量
7.9×10
8
m
3
，发电量达14.6×10
8
kW·h
[9]
，可见华东地区
气开发提供重要信息。华东地区深部煤层气高效规
模化地面开发潜力大、需求紧迫，但油气勘探开发企
业关注不够，针对性的研究工作更少。
重点针对华东地区主要富煤层气区的江苏北
部、安徽北部和山东西南部，通过梳理煤层气勘探开
发现状和已有资料成果分析，探讨华东地区深部煤
层含气特征并估算深部煤层气资源量，讨论深部煤
层气开发技术进展及其在华东地区的可能应用前
景，初步展望了华东地区深部煤层气开发方向，预测
了勘探开发有利区，为开展华东地区深部煤层气高
效规模化地面开发提供参考。
煤矿区煤层气开发仍存在较大潜力，也为深部煤层
1深部煤层气的内涵
目前尚没有关于深部煤层气的准确定义，根据
中华人民共和国地质矿产行业标准《煤层气资源评
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2023年
第4期第13卷
桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
405
价规范：DZ/T0378—2021》，将煤层气资源埋深大于
1200m定义为深层煤层气；但这仅考虑煤层埋深状
态，忽视了煤层气赋存规律是多重地质因素控制的
综合结果。早期研究普遍将1000m以深的煤层气
资源作为深部煤层气，含气量与应力状态的转换是
主要的评价指标，华北、西南等高煤阶区含气性与地
应力转换深度在750～1000m；但新疆等低煤阶区
的转换埋深达到2000m以深
[10]
。随着对中国主要
含煤盆地深部煤层含气规律、应力状态、物性特征研
究不断深入，秦勇和申建
[11]
提出深部煤层气的“深
部”不仅是埋深的概念，而是煤储层状态的改变，集
中体现在含气能力降低、垂直主应力大于平均水平
最大主应力以及渗透率的急速衰减，界定“浅部”与
“深部”煤层气的深度称之为临界深度。
相结合，大面积矿井卸压和地面联合抽采技术将成
为煤矿区原位煤层气抽采技术的必然发展趋势
[16]
。
2.2煤矿采动区和采空区煤层气开发
华东地区针对煤矿采动区和采空区煤层气的开
发已经持续多年，逐渐形成了自己的开发模式。淮
南矿区通过实施国家科技重大项目的采煤采气一体
化示范工程，研发了“远距离保护层卸压开采”技术，
对采动区和采空区矿井进行地面联动抽采，其瓦斯
治理技术以保护层卸压和高强度主动预抽技术为代
[17]
表，被称为“淮南模式”。此外，根据淮南矿区的煤
与煤层气赋存与开采特点，孔祥喜等
[12]
提出了煤层
群条件下保护层卸压井上下立体抽采煤层气开发模
式（图1）。童碧等
[18]
证明“以孔代巷”，即利用高位大
直径钻孔代替高抽巷抽采采空区瓦斯是可行的。近
年来，淮南矿区在地面钻井抽采试验基础上，将地面
钻井技术与卸压煤层气抽采技术结合，完善了淮南
特色的煤与瓦斯共采理论——生产矿井煤与瓦斯共
采+地面煤层气抽采理论
[19]
。针对碎软煤层采动区
和采空区的煤层气抽采，研发用于整个采煤过程中
适用的“一井多用”技术，实现压裂井、采动区井、采
空区井煤层气开发的连续使用，最大限度抽采煤层
群中的煤层气是未来的发展方向
[20]
。
2
2.1
华东地区煤层气勘探开发领域
原位煤层气开发
淮南矿业集团自20世纪90年代开始，就先后施
工了9口原位煤层气测试井，总结了构造煤对储层的
影响，认为被保护层卸压煤层气开发对破碎煤储层
有显著改造效果
[12]
。2019年开始，首次在淮南矿区
内进行煤层气水平井开采实验，共施工6口水平井，
并进行压裂排采试验，截至2021年10月，5口井产气，
最高单井日产气量1519m
3
，累计产气量97×10
4
m
3[9]
。
淮北矿业集团2008年在芦岭矿1采区施工了7口“一
井三用”的煤层气抽采井，其中LG1井、LG2井的8号
煤均为构造煤，产气量较低，除LG6为高产井，最高
日产气量3000m³以上，LG3井、LG4井、LG5井、LG7
井日产量在500m
3
左右。“十一五”期间又陆续施工
了5口煤层气压裂井，单井日产气量230～3100m
3
，
累计产气量193×10
4
m
3
。截至2021年，中联煤层气
有限责任公司在宿州矿区新施工钻井36口（组），其
中水平井3组，CLG20HL-01水平井日产气量3000m
3
左右，直井最高日产量超过2000m
3
，取得了区域煤
层气勘探开发的突破
[9]
。目前两淮地区原位煤层气
开采主要采用疏水降压解吸采气、地面大直径钻
孔、井下条带预抽未采动区瓦斯
[14]
、远距离保护层卸
压开采对未采区地面进行预抽。随着技术的发
展，条带式井上下联合抽采，保护层开采与地面钻井
[15]
[13]
1
2
3
4
9
6
7
5
8
规划准备区(采前)
生产区(采中)
采空区(采后)
4.地面采空区井；5.采空区埋管；6.顺层钻孔；7.保护层（首采层）；8.穿层
钻孔；9.被保护层（卸压层）。
注：1.地面水平分段压裂井；2.准备区地面压裂井；3.地面采动区井；
图1煤层群条件下煤与煤层气一体化开发模式
[12]
Fig.1Integrateddevelopmentmodeofcoalandcoalbed
methaneundercoalseamgroupconditions
[12]
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406
2.3
桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
2023年
第13卷第4期
构造煤煤层气开发
华东地区主要含煤盆地受郯庐走滑断裂控制变
对单一厚煤层构造煤发育特征，拓展卸压煤层气开
发技术和直井洞穴完井技术，探索建立了构造煤水
平井造洞穴应力释放解吸采气理论与技术体系，有
望显著提高构造煤煤层气开发效果（图2）。
形严重，煤层普遍存在构造挤压变形甚至破坏的现
象。淮南煤田就是松软、低透气性、厚度中等、煤层群
开发的典型矿区，1998—2000年，国投新集能源股份有
限公司与西安研究院合作，在新集煤矿施工了3口构
造煤煤层气开发实验井，单井日产气量最高3278m
3
，
但产气衰减快，平均日产气量只有200～1200m
3
。
2013年，在芦岭矿首次成功实施了碎软低渗煤层顶
板水平井分段压裂开发煤层气技术示范工程，单井
最高日产气量10760m
3[16,20]
。2018年以后，随着构
造煤顶板压裂煤层气开发技术的应用，淮南矿业集
团先后在潘谢区块、顾桥矿、潘二矿、朱集矿各施工
了18口L型顶板水平井。截至2022年12月，已有3口
井产量超过4000m
3
/d、1口井产量超过3000m
3
/d、
合计气产量超过2.58×10
4
m
3
/d
[16]
。然而该技术仍然
1口井产量超过2000m
3
/d、2口井产量超过1000m
3
/d，
未彻底解决构造煤层解吸增渗问题。桑树勋等
[13]
针
3华东地区深部煤层气资源
虽然华东地区煤层气勘探开发历史悠久，取得
了构造煤煤层气和卸压煤层气有效开发的局部突
破，但大多数均集中在浅部原位煤层或采空区，深部
煤层气资源评价与工程开发工作鲜有报道。同时，
悠久的煤炭开采史也造成浅部煤炭逐渐枯竭，浅部
煤层气资源受长期煤矿采动影响，资源潜力消耗殆
尽，开发价值有限。因此，在深部煤层找资源已成为
华东地区煤层气勘探开发的必然方向。
3.1深部煤层地质特征
华东地区深部煤层埋深普遍介于800～1500m，
煤系纵向上发育上石炭统太原组、下二叠统山西组
储气罐
钻塔
泵车
储水池
煤、水分离装置煤、水、气分离装置
井口法兰
地面
水平井
举升装置
煤粉收集池
直井
煤层
水平井括孔段
诱导控制塌孔造洞穴
与
洞
穴
中
轴
线
距
离
增
大
O
与
洞
穴
中
轴
线
距
离
增
大
应力增加
应力等值线甲烷渗流洞穴中轴线甲烷管流
Fig.2
图2水平井造洞穴应力释放构造煤煤层气开发技术原理示意图
[13]
Technologyprincipleschematicoftectoniccoalcoalbedmethanedevelopmentwithhorizontalwellcavestressrelease
[13]
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2023年
第4期第13卷
桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
3.2深部煤层含气特征
407
和下石盒子组，以山西组和下石盒子组煤层为主，厚
煤层也主要分布于山西组和下石盒子组。平面上，
华东地区厚煤层主要发育在安徽淮南煤田，可采厚
度达23～36m，显著大于山东黄河北煤田和江苏徐
州矿区煤层的可采厚度，在区域上可采煤层厚度呈
现北薄南厚的特点。华东地区煤变质作用程度自浅
部至深部逐渐增高，由北到南降低，北部（山东黄河
北煤田）太原组下部为偏低的肥煤阶段，太原组上部
和山西组为气肥煤和气煤阶段，在南部（徐州矿区、
淮南煤田）山西组为气煤到气肥煤阶段，石盒子组多
为气煤，这种垂向和横向的变化，基本上与现在未受
火成岩侵人的煤质变化规律是相似的。华东地区不
同区域煤层的孔隙度差异较大，这与煤的热演化程
度有着密切的关系，淮南煤田平均孔隙度达8.32%，
而徐州矿区张集矿平均孔隙度为7.70%，黄河北煤
田肥煤和气煤平均孔隙度分别为3.45%和4.29%，
淮南煤田的孔隙度显著大于其他地区，华东地区煤
的镜质组反射率基本介于0.65%～2.00%。在这一
阶段煤层的孔隙度随着煤化作用程度的加深，孔隙
体积迅速减小，由于华东地区由北到南煤化程度逐
渐降低，所以在区域上呈现孔隙度南高北低的特点。
总体来看，华东地区石炭—二叠煤系深度基本类似，
但自北向南煤层赋存与发育条件逐渐变好，淮南煤
田主采煤层整体发育优势突出。
目前对煤层气的赋存状态已基本形成共识，浅
部煤层气主要以吸附态方式保存，有少量的游离态
和溶解态；而随着埋深增加，游离气的含量逐渐增
加，高孔隙度煤层为游离气提供了大量赋存空间，但
吸附气含量在温度负效应控制下逐渐降低。虽然煤
层含气量在埋深剖面上存在转折深度，中低阶煤的
转折深度浅于高阶煤（图3a），但深部煤层由于受到
深层热效应影响，往往具有更高的成熟度，从而导致
实际转折深度加深
[21]
。华东地区主要煤田深部煤层
虽然以气肥煤为主（表1），但含气量普遍在10cm
3
/g
以上，含气饱和度平均在80%以上，高含气量和高含
气饱和度特征明显，具备深部煤层气勘探开发的资
源条件。例如，淮南潘集矿区深部13-1号煤层，埋深
1500m，含气量18.7cm
3
/g；淮南谢家集矿区C
13
号煤
埋深1154.6m，含气量高达23.17cm
3
/g；淮北宿县矿
层，埋深1204.23m，含气量15.32cm
3
/g，B
4b
号煤层，
区10号煤层，埋深941.4m，含气量12.16cm
3
/g，含气
深778m，含气量16.2cm
3
/g；徐州矿区1号煤层，埋深
918.15m，含气量高达17.77cm
3
/g，平均孔隙度
7.7%
[22-25]
。在目前勘探范围内，华东地区深部煤层埋
深并未达到煤层含气量的转折深度，含气量随埋深
饱和度高达108%；山东黄河北煤田10号煤层，埋
a.不同煤级煤层含气量随埋深变化及转折深度模式b.华东地区主要矿区煤层含气量随埋深变化
Fig.3
图3不同煤级煤层及华东地区主要矿区煤层含气量随埋深变化
VariationofcoalseamgascontentwithburieddepthindifferentcoalseamsandmajorminingareasinEastChina
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408
3
6
.
1
2
～
3
8
.
4
3
3
7
.
5
6
～
3
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.
4
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4
挥
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/
%
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含
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/
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3
.
5
8
桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
2023年
第13卷第4期
a
n
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C
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..
80
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..
29
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....
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0
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.
1
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..
79610
0
46
.....
9
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.
1
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.
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....
2
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..
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.
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...
6
6
799
70
～
264
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00
...
0
830
～～
60
..
2
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17
07
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育育
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育
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.
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21
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.
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～
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.
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19
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0
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0
2
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～～～～
0
0
～～～
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8
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2
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3
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11
田
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集
集庄疃集城
张
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安徽江苏
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2
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煤
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12
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24
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03
00
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07
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78
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煤
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50
11
>>
煤煤
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山东
0
.
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.
0
0
1
7
.
0
0
1
1
.
0
0
1
.
1
3
0
.
8
0
～
1
8
.
7
0
3
8
.
4
1
～
8
8
.
2
2
7
.
1
9
～
2
9
.
7
8
1
.
0
3
～
9
.
2
7
0
.
6
6
～
1
.
5
0
1
3
-
1
9
0
0
～
1
4
5
0
1
.
0
3
～
8
.
2
6
2
3
9
1
～
1
3
8
4
0
.
0
5
～
1
2
.
0
2023年
第4期第13卷
桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
409
呈增大趋势（图3b）。这些数据表明以淮南潘集—谢
家集矿区、淮北宿县矿区、徐州矿区、山东黄河北煤
田为代表的华东地区深部煤层具有很好的含气性与
孔渗条件，更深煤层含气潜力更高，为华东地区深部
煤层气勘探开发提供了良好的物质基础。
3.3深部煤层气资源潜力预测
华东地区拥有丰富的煤炭及煤层气资源，主要
产煤省份包括安徽、江苏和山东。安徽省的煤炭资
源主要分布于两淮煤田，深部煤层气资源在两淮煤
田中不均匀分布，部分矿区相对富集。江苏省煤炭
资源分布较为局限，大部分集中在西北部的徐州地
区，苏南较少，中部缺乏
[26]
，深部煤层气资源主要集
中于徐州矿区。山东省煤炭资源历经60多年的勘探
开发，全省的煤炭资源状况已基本查明，深部煤层气
资源主要分布于黄河北、章丘、淄博煤田以及济阳坳
陷深部煤层中。
两淮煤田位于华东地区的安徽省，煤炭资源丰
富，煤层气富集高产。截至2020年底，两淮地区
2000m以浅煤层气预测资源量为8984.69×10
8
m
3[9]
。
该地区煤储层受构造控制明显，整体呈东高西低的
趋势，在向斜构造部位或煤储层埋深较大部位含气
量较高，且随着煤储层埋深的增加，含气饱和度呈上
升趋势，含气量大于8m
3
/t的煤储层埋深一般在
1000m以下
[27]
。淮北煤田含气量呈东高西低分布，
东部宿县矿区的桃园、祁南矿深部含气量在16m
3
/t
以上，向西临涣矿区任楼、海孜矿深部含气量减小至
15m
3
/t左右，西部的涡阳矿区深部含气量最小，一般
在4m
3
/t以下
[27]
。前人运用GIS（地理信息系统）软
件，运用体积法计算了淮南和淮北煤田1500m以深煤
层气资源量，分别为7226.8×10
8
m
3
和3752.5×10
8
m
3
，
主要集中在淮南潘集—唐集—顾桥一带和淮北宿
县—袁店—大店一带
[27]
。淮南煤田是华东煤层气资
源量最大的地区，深部煤层气资源量占比更大。淮
南煤田的谢李区、潘集深部区、谢桥张集深部区为3个
主要煤层气高含量区，含气量为10～30m
3
/t
[28]
，淮南
谢李区、潘集—古沟区、上窑—沈家岗区以及淮北南
平区1000～2000m煤层气资源量超过1000×10
8
m
3
大的有利地质条件，煤层气资源丰度高，淮北与淮
南煤田煤层气资源丰度分别为2.3×10
8
m
3
/km
2
和
3.56×10
8
m
3
/km
2[28]
。前人从深部煤层气资源角度综
合运用模糊数学和GIS叠加方法对两淮煤田深部煤
层气勘探开发有利区进行了预测，认为淮北煤田中
（图4）。两淮煤田均具有煤层层数多、煤层厚度
a.淮南矿区煤层气地质资源量预测b.徐州矿区煤层气地质资源量预测
Fig.4
图4华东地区淮南矿区和徐州矿区煤层气地质资源量预测
[24,29]
PredictionofcoalbedmethanegeologicalresourcesintheHuainanandXuzhouminingareainEastChina
[24,29]
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410
桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
2023年
第13卷第4期
的宿县深部煤区南部的南坪、桃园矿区，淮南煤田中
的潘谢矿区为深部煤层气勘探开发有利区
[28]
。
徐州矿区煤炭勘探深度已达1200m，部分达到
1500m
[24]
，浅部仅残留部分保护煤柱，含气量总体较
低，但深部未采动煤层在上保护层卸压后具有一定
勘探开发潜力。通过压力—吸附法与体积法预测得
到徐州矿区煤层气资源量为173.05×10
8
m
3
，由于徐
州矿区浅部可动煤层已基本被采掘，埋深1000m以
浅的煤层气资源量仅为21.26×10
8
m
3
，而1000m以深
藏、水动力控气、地应力控渗、物性控产”的深部煤层
气成藏富集高产“五要素”协同控制理论
[34-35]
，“微幅
褶皱、单斜与水动力耦合、断层与水动力耦合、鼻状
构造”４类深部（层）煤层气成藏模式
[6]
，以及深部源
内型、源外型含煤层气系统成藏模式
[36]
。结合华东
地区深部煤层气成藏控制因素来看，以两淮煤田为
例，石炭—二叠纪成煤期后经历了多起构造运动，构
造演化主导两淮煤田形成了热成因和次生生物成因
气共存的混合型煤层气藏。淮南矿区煤系含水层基
本处于封闭与半封闭的水文地质环境中，水力控气
效果属于水力封闭型。构造上发育两翼对冲的推覆
构造格局，区内潘谢矿区深部地应力场总体以水平
应力为主，总体上呈现出随深度的增加而增大的趋
势，与延川南区块不同的是研究区煤体结构较为破
碎，储层压裂改造难度较大。两淮地区深部煤层气
尚未进行有效开发，但就两淮地区浅部煤层气井开
发效果来看，不同物性条件下，煤层气井开发效果
不同，具有“物性控产”现象。总体来看，深部煤层
气成藏富集高产“五要素”协同控制理论及“微幅褶
皱”和“断层与水动力耦合”成藏模式可能适用于两
淮地区。
直井或定向井压裂方式开采是目前最成熟的煤
层气开采技术，但华东地区深部煤储层应力大、压力
高，渗透率等物性较差，不宜采用直井或定向井压裂
方式开采。高地应力条件下压裂改造过程中形成的
压裂缝较短，排水降压效果较差，难以达到理想的开
发效果。水平井开发是当前普遍认可的煤层气开发
提产关键技术，适用于结构稳定、渗透率低的煤层，
能够促进解吸面积增大，渗流通道变长，有效提高煤
层气产能
[37]
。深部煤层气水平井开发技术已在沁水
盆地长治北、延川南和鄂东缘典型区块等深部煤层
气开发中得到成功应用
[38-39]
，如延川南区块自2021
年开始井网部署由单一直井向“直井+水平井”复合
井网转变，鄂东缘深部煤层气开发井型多采用水平
井和丛式井，为华东地区深部煤层气开发提供了有
益借鉴。国内深部煤层气储层改造大多采用水力压
裂技术，而水力压裂技术适用于长治北等地区深部
煤体结构完好，厚度稳定的煤层改造
[40]
。两淮矿区
煤体结构普遍较为破碎，渗透率较低，特别是淮北芦
岭煤田8、9号煤层非常松软，煤体结构破碎，利用煤
3
的资源量达到151.79×10
8
m
（图4）。相较于两淮地区，
徐州矿区煤层气含气性较弱，埋深在600～2000m
的煤层中含气量介于3.18～9.66m
3
/t，但深部煤层
含气量有增大趋势，局部高含气带具有勘探开发
潜力
[24,30]
。
山东地区的煤田主要为石炭—二叠纪的隐伏煤
田，省内的黄河北、章丘及淄博煤田的深部煤层气资源
需重点关注。黄河北煤田中部深部煤层含气量高达
16m
3
/t
[31]
，该煤田深部自西向东有齐北、济北、潘店3个
预测区，含煤面积1833.8km
2
，通过浅部煤层地质资
源量类比，推测得到煤层气资源量为927.84×10
8
m
3
，
煤层气资源丰度0.51×10
8
m
3
/km
2
，属于贫气区。然而
该区煤层受岩浆侵入的影响，煤的变质程度高，且岩
浆岩厚度大，裂隙不发育，覆盖在煤层上形成良好的
盖层，致使黄河北煤田深部单层煤层气含量普遍较
高
[32]
。此外，济阳坳陷内拥有丰富的煤层气资源，煤
层气资源量在3.78×10
12
m
3
以上，其中绝大部分埋深
在2000m以深的盆地深部，且煤层饱和吸附能力临
煤平均含气量为9m
3
/t，煤层气平均资源丰度为
济阳坳陷内具有良好的深部煤层气资源潜力。
界深度达2000m
[21]
，深部煤层含气潜力巨大，中高阶
1.26×10
8
m
3
/km
2[33]
。综上所述，山东省黄河北煤田与
4华东地区深部煤层气勘探开发前景
4.1深部煤层气勘探开发理论技术应用前景
自“十三五”以来，随着鄂尔多斯盆地延川南、临
兴区块和准噶尔盆地白家海凸起深部煤层气勘探开
发相继取得突破，深部煤层气成藏地质与理论勘探
开发技术也在不断完善。前人根据3个典型区块深
部煤层气的成藏条件分别提出了“沉积控煤、构造控
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2023年
第4期第13卷
桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
411
Fig.5
图5深部煤层气勘探开发理论技术体系及其在华东地区的适用性
TheoreticalandtechnologicalsystemofdeepCBMexplorationanddevelopment,anditsapplicabilityinEastChina
层气水力压裂对松软煤层的压裂造缝效果较差
[41]
，
水平井造洞穴应力释放或水力割缝技术对松软煤层
进行储层改造有望取得明显效果
[40,42]
。水平井造洞
穴应力释放技术、水力割缝技术在华东地区深部碎
软煤层改造中可能有较大的应用潜力。
虽然中国深部煤层气开发面临深部煤储层地质
条件复杂、煤储层渗透率低、地质与工程理论支撑不
足、开发方式和工程技术受限等难题，但经过沁水盆
地、鄂尔多斯盆地及准噶尔盆地深部煤层气的勘探
开发试验，深部煤层气勘探开发取得了区域性的突
破，为华东地区深部煤层气勘探开发提供了有益启
示。国内对于深部煤层气的勘探开发已形成了一套
理论技术体系（图5），提出的一系列成藏理论与开发
技术已成功应用于实践，并极大可能在华东地区深
部煤层气勘探开发中有所适用。综合华东地区深部
煤层气资源及地质条件来看，多层模糊数学评价及
地震相控反演的开发“甜点”预测方法，能够对华东
地区深部煤层气“甜点”区进行有效地预测。华东地
区深部煤层松软低渗透的特点，为深部煤层水平井、
L型井等井型应用提供了条件，同时可结合水平井分
段压裂、水平井造洞穴应力释放或水力割缝技术及
技术实现强化增产。
CO
2
-ECBM（煤层CO
2
地质封存与煤层气强化开发）
4.2深部煤层气勘探开发有利区初步预测
根据华东地区煤层气资源量预测，深部煤层气
资源仅分布在徐州矿区、黄河煤田北部以及两淮地
区，其中徐州矿区和黄河煤田北部尚未开展有效的
煤层气勘探开发工作，现有评价结果显示，苏北及鲁
西南深部煤层气资源仅占华东地区的十分之一左
右，且资源丰度均小于1×10
8
m
3
/km
2
。这些地区煤层
及开发地质条件等认识受限，因此，不宜作为华东地
区深部煤层气勘探开发先导区。
华东地区深部煤层气资源丰富绝大多数集中
在两淮煤田，桃园矿区、潘谢矿区已有多口深部煤层
气井，最深的煤层气综合评价井“潘气1井”达到
2003m
[43]
。前人研究已表明，淮南煤田煤层气资源
量和含气量达到淮北煤田的2倍左右，且具有更高的
深部煤层气资源丰度，平均3.56×10
8
m
3
/km
2
，其中，淮
南潘谢矿区是开展深部煤层气勘探开发的最有利
区
[28]
。淮南煤田不仅深部煤层气资源量、资源丰度
以及煤层气勘探程度“三高”，部分地区煤储层孔裂
隙发育，煤体结构与可改造性好，而且已有成熟的地
质适配性煤层气开发技术及现场应用，是优先开展
华东地区深部煤层气勘探开发的有利区。综合煤层
气勘探开发程度低，对深部煤层含气特征、储层物性
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412
桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
2023年
第13卷第4期
Fig.6
图6淮南煤田潘谢矿区上、下石盒子组主要煤层剖面及柱状图
MaincoalseamsectionandhistogramofupperandlowerShiheziFormationinPanxieminearea,Huainancoalfield
气资源条件、煤层气地质背景、煤储层特征及开发条
件等方面来看，淮南煤田的潘谢矿区煤层埋藏深度
普遍大于1500ｍ，上二叠统上石盒子组第四含煤段
下部13-1号煤层在全区发育稳定，厚度大于5ｍ，基
本不发育断层，向斜控气特征明显，次级褶皱不发育
（图6）。煤体结构完整、内生裂隙发育，顶底板岩石
类型均为泥岩，具有良好的保存条件。储层压力大
于10MPa，含气量为13.2～20.8m
3
/t，且随埋深增加而
增加
[44]
，平均煤层气含量大于16m
3
/t，煤层气资源总量
质资源量为10979.3×10
8
m
3
，淮南矿区深部煤层含气
量平均最高可达25m
3
/t，淮北矿区深部煤层气含气
量最高也超过20m
3
/t，煤层气资源丰度分别高达
层气藏。然而不论是煤层含气性还是煤层气资源丰
3.56×10
6
m
3
/km
2
和2.3×10
6
m
3
/km
2[27]
，属于中高丰度煤
度，淮南煤田均显示出更高的资源潜力，深部煤层含
气能力有进一步升高的趋势；潘谢矿区深部地区发
育中等变质程度、高含气、高孔隙度以及高渗透率煤
层，气藏封盖与保存条件好，是华东地区深部煤层气
勘探开发的有利区带。针对淮南煤田松软煤层普遍
发育的特点，已形成顶板卸压与大规模体积改造技
术模式，浅部及煤矿区煤层气抽采效果明显，不乏高
产气井，深部煤层气也已进入工程探索阶段。此外，
广泛分布的浅部煤矿采动卸压也为深部煤储层应力
释放与增渗改造提供了有利条件。综上所述，从资
源潜力、有利区带分布、煤层气工程以及煤炭开发现
状等角度出发，华东地区淮南煤田深部煤层气具有
良好的勘探开发前景；然而与成功突破深部煤层气
的延川南、临兴、五彩湾等区块相比，由于地质—工
程条件差异，淮南煤田深部煤层气勘探开发工作也
存在一些挑战，如该地区大部分深部煤储层受构造
控制明显，可能具有高地应力、低渗透率、煤体结构
破碎的特征，“甜点”区预测与储层高效改造等技术
为205.6×10
8
m
3
，渗透率为（0.098～4.880）×10
-3
µm
2
，
平均1.25×10
-3
µm
2
，储层开发条件有利
[43]
。此外，为
实现淮南矿区深部煤层气突破，强化碎软低渗煤层
地面井增产效果，已有学者提出了攻关深部煤层气
精准地质导向、超大规模高效储层体积改造、抽采效
果评价技术的发展方向，为该区深部煤层规模化开
发提供了技术储备
[12]
。综上所述，淮南煤田潘谢矿
区深部可作为华东地区优先开展深部煤层气勘探开
发的先导试验区块。
4.3淮南煤田深部煤层气勘探开发潜力与挑战
华东地区两淮地区深部煤层气资源及储层条
件优越。两淮矿区深部煤层整体较厚，主采煤层
平均厚度介于1.5～4.5m，1500m以深的煤层气地
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2023年
第4期第13卷
桑树勋，等.华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景
[J].煤田地质与勘探,2023,51（1）:159-175.
413
需要重点突破，同时在工程应用方面也面临浅部煤
层气勘探开发技术对深部煤层气不适用、其他地区
深部煤层气相对成熟的开发技术对该地区深部煤层
气不适应的难题。因此，亟待开展淮南煤田深部煤
层气资源精细评价、地质选区与工程示范等关键理
论技术的研究，充分释放资源优势，并在此基础上科
学评价华东地区深部煤层气资源潜力，推动该地区
深部煤层气勘探开发工作，优化区域能源供销结构，
助力地区“碳中和”战略。
[3]
[2]
SANGShuxun,LIUShiqi,HANSijie,thane
Geology&Exploration,2023,51（1）:159-175.
征研究[J].煤炭工程,2016,48（10）:88-91.
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ANShikai,XUChong,ationand
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gicconsiderationsonCBMexploration
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5结论
1）华东地区煤炭开采与煤层气开发历史悠久，
andexploitationduringthe13thfive-yearplanperiodinAnhui
[4]叶建平,侯淞译,张守仁.“十三五”期间中国煤层气勘探开
（3）:15-22.
YEJianping,HOUSongyi,ssof
coalbedmethaneexplorationanddevelopmentinChinaduring
the13thfive-yearplanperiodandthenextexplorationdirection
[5]
[J].CoalGeology&Exploration,2022,50（3）:15-22.
石油物探,2022,61（6）:951-962.
发进展及下一步勘探方向[J].煤田地质与勘探,2022,50
以两淮地区为核心的煤层气勘探开发已取得显著进
展，目前已形成以保护层卸压和高强度主动预抽技
术为核心的煤矿区煤层气开发“淮南模式”，构造煤
煤层气顶板水平井分段压裂开发工程探索取得一定
效果。
10cm
3
/g以上，含气饱和度平均在80%以上，高含气
量和高含气饱和度特征明显，其中两淮地区桃园—
3
郑司建,桑树勋.煤层气勘探开发研究进展与发展趋势[J].
ZHENGSijian,ssofresearchoncoalbed
forPetroleum,2022,61（6）:951-962.
2）华东地区主要煤田深部煤层含气量普遍在
methaneexplorationanddevelopment[J].GeophysicalProspecting
[6]徐凤银,王成旺,熊先钺,等.深部（层）煤层气成藏模式与关
气,2022,34（4）:30-42.
（layer）coalbedmethanereservoirformingmodesandkey
XUFengyin,WANGChengwang,XIONGXianyue,
technicalcountermeasures:TakingtheeasternmarginofOrdos
（4）:30-42.
[7]
宿县、潘谢等深部地区煤层含气量高达20cm
/g，
两淮地区2000m以浅煤层气预测地质资源量为
左右，从深部煤层气资源角度看，两淮煤田最具勘探
开发优势。
高”的地质特点，水平井等开发方式及造洞穴应力释
放、水力割缝等增产工艺在本地区具有较大的应用
前景。与苏北、鲁西南相比，两淮地区煤层气勘探开
发工程实践经验丰富，是华东地区深部煤层气勘探
开发有利区，其中淮南煤田潘谢矿区可开展深部煤
层气勘探开发先导试验。
区为主的浅部煤层气勘探开发成果与技术储备为淮
南煤田深部煤层气先导性试验开发提供了有利条
件，其他地区深部煤层气的勘探开发工作尚未开展，
亟待开展区域性资源评价工作和深部煤层气成藏理
论与开发技术的创新。
参考文献
[1]桑树勋,刘世奇,韩思杰,等.中国煤炭甲烷管控与减排潜力
键技术对策——以鄂尔多斯盆地东缘为例[J].中国海上油
8984.69×10
8
m
3
，占华东地区深部煤层气资源的90%
3）华东地区深部煤层多为松软煤层，具有“三
Basinasanexample[J].ChinaOffshoreOilandGas,2022,34
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Technology,2022,50（12）:1-13.
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4）华东地区深部煤层气资源潜力高，以两淮地
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（编辑黄颖）
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