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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