疫情对煤层气的影响研究论文

兰凤娟1 秦勇1，2 常会珍1 郭晨1 张飞1

(1.中国矿业大学资源与地球科学学院 江苏徐州 221116;2.煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室 江苏徐州 221008)

摘要:一般来说，煤层气中重烃浓度低于3%～5%，然而某些地区煤层气中重烃浓度超过常规而显现异常。煤层气化学组成中隐含着极为丰富的成因信息，对重烃异常原因的研究能深化对煤层气成因的认识，推动煤层气地球化学基础研究的完善发展。本文归纳总结了国内外煤层气中重烃异常的分布和特征，以及目前学者们对重烃异常成因的诸多解释，对于这些解释笔者分别提出了自己的见解，为重烃异常成因的深入研究提供一个思路和切入点，认为还需结合具体地区综合考虑多种因素进行进一步研究。

关键词:重烃异常 分布特征 成因

基金项目: 国家自然科学基金重点项目 ( 40730422) 资助。

第一作者简介: 兰凤娟，1986 年生，女，博士研究生，煤层气地质，，lanfj1986@126. com。

Distribution Characteristics of Abnormal Heavy Hydrocarbon in Coalbed Methane and its causes

LAN Fengjuan1QIN Yong1，2CHANG Huizhen1GUO Chen1ZHANG Fei1

( 1. The School of Resource and Earth Science，china university of Mining and Technology， Xuzhou，Jiangsu 221116，china 2. Key Laboratory of CBM Resources and Reservoir Formation Process，Xuzhou，Jiangsu 221008，China)

Abstract: Generally speaking，concentration of heavy hydrocarbon of CBM is between 3% ～ 5% ，however，it is more than normal in somewhere. There is abundant genetic information in chemical composition of coalbed methane ( CBM) . The research about its origin will deepen our understanding of origin and geochemistry of coalbed gas. This article summarizes the distribution characteristics of abnormal heavy hydrocarbon domestic and overseas and scholars’explanations for its causes at present，giving the author's own opinion which provides a starting point for the further research of the causes. It is thought that it still needs further study taking many factors into account in some definite area.

Keywords: abnormal heavy hydrocarbon; distribution characteristics; causes

引言

煤层气主要由CH4构成，次要组分为重烃(C2+)、N2和CO2，微量组分有Ar、H2、He、H2S、SO2、CO等(陶明信，2005)。据Scott对美国1400口煤层气生产井气体成分的统计结果，煤层气平均成分为:CH4，93%;CO2，3%;C2+，3%;N2，1%;干湿指数(C1/C1～5)，0.77～1.0(Scott，1993)。中国煤层气虽然总体上以干气为特征，但也发现了大量“湿气”的实例。这些实例中，煤层气中重烃浓度通常在5%～25%之间，甚至出现了重烃浓度大于甲烷浓度的现象(吴俊，1994)。就云、贵、川的龙潭组而言，云南恩洪矿区煤层气中重烃浓度往往较高，其次是黔西和重庆地区。在恩洪向斜，煤层气中乙烷浓度达4.38%～33.90%，一般在16%左右;丙烷浓度0.7%～5.88%，一般小于3%(吴国强等，2003)。不仅是恩洪，其他一些地区也出现重烃异常，如重庆天府矿区上二叠统焦煤煤层瓦斯中C2H6—C4H10浓度高达30.45%，是CH4浓度的1.98倍;南桐矿区煤层气中重烃的比例高达6%～15%(刘明信，1986)。

1 国内外煤层重烃异常分布

国内出现重烃异常的地区从南往北有云南、贵州、重庆、浙江、湖南、江苏、安徽、河南、陕西、辽宁、河北、内蒙古、黑龙江(见表1)。出现重烃异常的时代集中在石炭纪、二叠纪和侏罗纪，其中以二叠纪为主。煤化程度处于气煤、肥煤、焦煤阶段，在长焰煤中也有出现。重烃浓度介于0.1%～48.7%之间。出现重烃异常的煤层常常与油气有关联，有的在煤层中或其顶底板发现有液态油的存在，有的有明显的气显示和油显示。

表1 国内煤层气重烃异常分布表

续表

根据已查阅的资料，国外煤层中出现重烃异常的有美国、俄罗斯、德国。煤变质程度主要处于气肥煤阶段，重烃浓度最高大于43%。有趣的是许多出现重烃异常的煤田附近有一个与煤成气相关的天然气田或油田，有的煤层中也见到了液态石油或者有良好的气显示和油显示，因此有的学者就用石油气的成分来解释重烃浓度，认为与盆地深部层位的含油性有关，可能其运移是沿深断裂进行的(А.И.Кравцов，1983)。

表2 国外煤层气重烃异常分布表

续表

2 煤层重烃异常成因

关于煤层气中重烃异常的成因众说纷纭，有生气母质说、油气渗透说、接触变质说、煤化作用阶段说等。下面列出了重烃异常原因的各种假说。

2.1 生气母质

烃源岩的生烃母质组成特征影响着烃源岩的生烃品质和生烃潜力，是烃源岩研究的重要内容，其主要研究方法有两种:一是煤岩学的方法，一是干酪根方法，煤岩学法保存了有机质的原始状态与结构，有利于对成因的研究，镜质组反射率更可靠，干酪根法富集了矿物沥青基质中的那部分有机质，利于干酪根类型的确定(韩德馨，1996)。

煤岩显微组分很大程度上决定了煤层的产烃能力。通常认为，富壳质组煤层具有产油倾向，富镜质组煤层具有产气倾向。岩相学和地球化学研究表明，高或中等挥发分烟煤中，以壳质组分为主的腐泥煤生成湿气和液态烃，以镜质组分为主的腐殖煤生成干气(Rice D D，1993)。但某些种类镜质组分也具有生成较高重烃浓度气体的能力(BertrandP，1984)。例如，新西兰富氢煤层中镜质组含量在80%以上，但具有很高的产油能力(Killops S D et al.，1998);研究发现挪威北海中侏罗纪腐殖煤中壳质组含量和产油能力之间没有明确关系;Gentzis等认为，加拿大阿尔伯塔MedicineRiver煤层(乙烷和丙烷浓度5%)湿气来源于煤中大量的富氢镜质组分(Gentzis T，et al.，2008)。一般认为，惰性组由于芳构化程度和氧化程度更高及氢含量极低，不仅不能生油，而且产气量也比相同煤阶的壳质组和镜质组低，因而通常不把惰性组作为油气母质。但是近年来，经过煤岩学家的深入研究发现，某些惰性组分并非完全惰性，如南半球煤中“活性半丝质体”(RSF)的发现以及荧光与非荧光惰性体的划分(黄第藩等，1992)，为惰性体成烃提供了有机岩石学证据。徐永昌等对惰性组分加热也曾得到产油量为2.94kg/t的残物(徐永昌，2005)。

笔者认为前人对煤岩显微组分对重烃产生的影响只是通过显微镜观测和测得的气组分的对比来进行的猜测，对具体显微组分对重烃产生的影响还没有进行过实验验证，尤其还未进行过煤化学结构特殊性的探索验证，还应对不同地区同类型的干酪根对重烃产生的影响进行深入研究。

2.2 微生物

微生物可以从两方面对重烃浓度产生影响，一是重烃菌有助于煤层产生重烃，一是微生物可以消耗掉重烃(如产甲烷菌)，产生次生生物气，不利于重烃的保存。

一种解释认为自然界存在重烃菌，生物气中少量重烃是重烃菌的贡献，即生物成因说。但要证明生物作用可以形成重烃，必须有以下证据:在一定的地质背景下，生物成因气中可以含有少量的重烃组分(0.1%～0.2%);乙烷的碳同位素较轻(就目前所报道的碳同位素值都在－70‰～－55‰之间)(Mattavelli L and Martinenghic，1992)，充分的证据证明无其他成因乙烷混入;还有一个重要的条件，就是在实验室内能够培养出产重烃菌。徐永昌等(2005)测得了陆良天然气乙烷的碳同位素组成δ13C2值为－66.0‰～－61.2‰，结合其单一的地质背景的分析，基本排除了热成因乙烷的可能，较明晰地显示了其为生物成因，对长期争议的生物作用是否可以生成乙烷给出正面的回答(徐永昌，2005)。

笔者认为重烃菌和细菌生源等有助于煤层产生重烃的因素尚需进一步验证;而影响到重烃的保存的次生生物气来解释重烃异常的前提是，整个向斜的煤层产生重烃的数量都很多，只是有的井田未受到微生物的影响而保存了下来，需要证明重烃正常区存在次生生物气。

2.3 催化作用

近年来，越来越多的学者开始注意催化作用对煤层气生成的影响，国内外学者研究中涉及地质过程中能起催化生气作用的无机质主要有粘土矿物、碳酸盐矿物、氧化物矿物、过渡金属元素等(吴艳艳和秦勇，2009)。催化剂对重烃生成的影响也有一些假说:

某些著作中提出一个假设，煤层中的重烃是由于甲烷、煤的灰分化合物和地层水的相互化学作用造成。据Е.Е.Вороищй的结论:包含在岩石孔隙中甲烷的氧化将导致高分子同系物的形成，其反映是:

Fe2O3+2CH4→2FeO+C2H6+H2O和2Fe(OH)3+2CH4→2FeO+C2H6+4H2O

但这种假设未必正确，还应研究煤层中重烃从属于矿物杂质的分布情况(А.И.Кравцов，1983)。

火山活动及深部流体活动在沉积有机质生烃地质过程中的作用也日益受到重视。张景廉认为含煤盆地的原油可能的模式是深部氢气与有机质的加氢液化生烃，或是深部H2、CO2、CO在中地壳的低速高导层中经费托合成反应生成油气(张景廉，2001)。金之钧等认为，深部流体至少从3个方面影响烃类的生成:一是直接以物质形式参加生烃过程，深部流体中的氢与沉积有机质可能发生加氢反应而增加烃的产率;二是热效应，深部流体携带的大量热能有助于提高有机质成熟度，加快有机质生烃过程;三是催化作用，深部流体携带的各种元素可能成为烃源岩生烃的催化剂(金之钧等，2002)。实验结果表明:以熔融铁作媒介，CO2和H2可以合成烷烃类物质;地下深处的玄武岩、橄榄玄武岩和橄榄岩与实验室条件下的熔融铁类似(郭占谦和杨海博，2005)。

笔者认为若是火山活动及深部流体活动在煤层生烃过程中起到了的催化作用，可以很好的解释许多重烃异常点的分布特征，所以流体活动对重烃产生的影响值得深究。

2.4 煤化作用阶段差异

在煤层气热成因的中期阶段，有机质主要通过树脂、孢子和角质等稳定组分降解初期所形成沥青的转化，以及芳核结构上的烷烃支链的断裂，形成富含重烃的气体。肥煤和焦煤初期阶段是有机质生油的高峰期，这是造成煤层气中重烃浓度相对增高的一个重要原因。根据我国统计资料，在整个煤级序列中，镜质组最大反射率处于0.9%～1.4%之间煤层的煤层气中重烃浓度明显较高(吴俊，1994)。

笔者虽在肥焦煤阶段是重烃产生的最高峰，但只有少数肥焦煤中煤层气出现重烃异常，所以煤化阶段是重烃异常的影响因素，但却不是唯一的影响因素。

2.5 煤对气体组分的差异吸附作用

由于被吸附势的差异，煤对重烃气体成分的吸附能力比对甲烷的要大。在煤微孔中，重烃气体分子主要被吸附在孔壁表面，甲烷分子主要位于重烃分子吸附层之上。被吸附力的这种差异，造成甲烷分子易于运移，导致煤层中重烃气体相对富集(吴俊，1994)。

某些学者注意到由于镜质组吸附作用造成煤排出烃类成分的变化。Given、Derbyshire等、Erdmann等发现，煤层中产生的油被吸附在镜质组微孔中(Given P，1984;Derby-shire F et al.，1989;Erdmann M and Horsfield B，2006)。Ritter采用分子直径的概念研究了镜质组中微孔的吸附作用，基于杜平宁—兰德科维奇(Dubinin－Radushkevitch)理论建立起来的镜质组吸附模型模拟排出了高含量的芳香族气体冷凝物，认为显微组分微孔的分布和交叉连接密度可能对煤层排出烃类的成分起着决定性作用，干酪根中吸附溶解过程影响到了煤层排出的烃类物质成分(RitterU，2005)。

2.6 煤微孔隙分子筛作用

煤中孔隙分布极不均匀，对于分子直径大小不一的烃类气体具有明显的分子筛作用。甲烷气体分子直径最小，在煤层中最易运移;重烃气体分子直径较大，在运移过程中常受到孔径制约而停滞于孔隙中，使重烃气体相对富集，且常以较高压力状态存在(吴俊，1994)。

2.7 烃类物质驱替效应

许多煤层具有煤、油、气共生的特征，含油性高的煤层中较多的液态烃占据了煤中有效孔隙，并驱替气态烃运移。分子量越小，被驱替的效应就越为明显。这种差异驱替特性，造成C2以上重烃气体在煤层中相对富集(吴俊，1994)。

笔者认为差异吸附作用、分子筛作用、驱替效应涉及的是气体分馏作用使得重烃得以富集和保存，对此项因素的验证需排除生烃母质差异的可能性。

2.8 油气渗透说

主张油气渗透说者认为，煤层中存在重烃是油、气藏中石油或天然气渗透到煤层中的结果(于良臣，1981)。

2.9 构造作用

现在煤层中保存的烃气，不仅包括深成变质作用产生而保留下来的烃气，还应该包括叠加在深成变质作用之上的构造煤动力变质作用产生而保留下来的烃气。

赵志根等探讨了构造煤动力变质作用的生烃问题，认为:①构造煤在动力变质过程中有烃气形成;②动力变质作用所形成的烃气对瓦斯含量、瓦斯压力的增加起着重要作用;③重烃是在构造煤动力变质过程中形成的(赵志根等，1998)。曹代勇等认为构造应力影响化学煤化作用存在两种基本机制→应力降解和应力缩聚。应力降解是指构造应力以机械力或动能形式作用于煤有机大分子，使煤芳环结构上的侧链、官能团等分解能较低的化学键断裂，降解为分子量较小的自由基团，以流体有机质形式(烃类)逸出的过程。应力缩聚是指在各向异性的构造应力作用下，煤芳环叠片通过旋转、位移、趋于平行排列使秩理化程度提高，基本结构单元定向生长和优先拼叠、芳香稠环体系增大的过程，构造应力在煤化作用中有“催化”意义(曹代勇等，2006)。

笔者认为从构造的动力学机制来分析重烃的产生能解释某些地区重烃异常沿断层的分布的特征，但为何只有部分断层的两侧有重烃异常需进一步研究。

3 结论

(1)国内外均有较多地区的煤层气中出现重烃异常，出现重烃异常的时代集中在石炭纪、二叠纪和侏罗纪，其中以二叠纪为主。煤化程度处于气煤、肥煤、焦煤阶段，在长焰煤中也有出现。出现重烃异常的煤层常常与油气有关联，有的在煤层中或其顶底板发现有液态油的存在，有的有明显的气显示和油显示。

(2)从生气母质、微生物、催化作用、煤化作用阶段差异、差异吸附作用、煤微孔隙分子筛作用、烃类物质驱替效应、油气渗透说、构造作用等方面总结了目前学者对重烃异常可能成因的解释并分别提出了笔者的见解，认为重烃异常成因的研究对煤层气的成因、勘探和开发以及煤矿的安全生产都有着重要的意义，需结合具体地区综合考虑多种因素进行进一步研究。

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秦勇

（中国矿业大学 江苏徐州 221008）

作者简介：秦勇，1957年生，男，博士，教授，煤田与煤层气地质，yongqin＠cumt.edu.cn。

基金项目：国家973计划项目（2002CB211704）及国家自然科学基金项目（40572095）资助。

摘要 基于CNKI中国期刊全文数据库，系统检索和统计了我国煤层气论文的分布特点。以此为基础，分析了我国煤层气论文分布与产业发展特征之间的关系，讨论了产业发展对科学技术的需求趋势。结果显示：分别以1999年和2002年为界，论文分布体现出我国煤层气产业发展经历了三个历史阶段，每一阶段对科技需求的特点在论文分布特征上都有所体现。由此，作者认为：煤层气资源评价及其方法仍是今后研究的主题，进一步深化地质选区理论与方法将有助于选区成功率的提高，开发技术适应性是今后需致力于探讨的重要方向之一，煤层气井产能、采收率及其影响因素的研究应该引起足够重视，全方位探索深部煤层气资源与开发潜力将有可能拓展我国煤层气开发的新领域，研发环境保护、高附加值转化利用和小型化利用储运技术将有助于推进我国煤层气产业健康发展。

关键词 煤层气 论文 分布 产业 发展

CBM Publication Occurrence and Industrial Development in China

Qin Yong

（China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008）

Abstract：The occurrence of the coalbed methane（CBM）papers written by Chinese authors from 1994 to 2005 was systematically indexed and analyzed form the CNKI's China Journal Full Database（CJFD）.Based up the data or information，the correlation of the paper distribution to the development of Chinese CBM industry was construed and the requirements of the industry to science and technology for the future were discussed.It was shown that，respectively taking the 1999 and 2002 as a borderline，three developmental stages of the Chinese CBM industry as well as the scientific and technologic requirements of the industry in each stage were unfolded through the distribution of the papers.It was farther suggested that the evaluation and methodology of the CBM resources should be taken as one of the subjects in future research，the deep research of the target-selecting theory and method would help to improve the reliability of the CBM target selection，the adaptability of the exploiting technology to the CBM geological conditions should be one of the key aspects which should be engaged in the researches，the CBM-well productivity and CBM recovery ration should be laid much store by investigation，the omni-directional exploration for the potential of the deep CBM resources and development would be helpful to the deploitation of new CBM field in the industry，and the technological advances on the CBM environmental protection，high-additional-value utilization and miniaturized storage and transportation equipment should conduce to promote the benign development of the industry.

Keywords：CBM；paper；occurrence；industry；development

在现代科学技术背景下，新兴产业的发展均与该领域学术技术研究状况密切相关。换言之，一个产业领域内基础、应用基础与技术研究论文的分布状况，蕴涵着该产业发展历程的丰富信息，并在一定程度上可预示产业的发展趋势。我国煤层气产业目前处于商业化生产的启动阶段[1]，分析煤层气论文产出特点及其与产业发展的关系，对回顾我国煤层气产业发展历史、展望其发展趋势均有所裨益。为此，本文作者利用中国国家知识基础设施（CNKI）中国期刊全文数据库[2]，对1994～2005年期间煤层气论文进行了系统检索。以此为依据，分析了我国煤层气论文在时间和研究方向上分布特点，讨论了产业发展所需注重的主要科学技术问题。

1 CNKI 煤层气论文总体分布

系统检索结果显示，CNKI中国期刊全文数据库收录1994年至2005年煤层气论文1465篇，年均约122篇。

分析检索结果（图1），获得如下总体认识：

第一，我国煤层气论文连年增长，但不同历史阶段的增长速率明显不同。这一特点，与中国煤层气产业的艰难探索过程一致，反映出产业从起始到目前产业化经历了阶段性的发展历程。

第二，不同类别论文的分布特点，揭示出我国煤层气产业当前所处的阶段性特征。在论文总量中，地质与勘探类论文所占比例为54.33%，开发技术类论文占14.88%，利用与储运类论文占6.42%，经济与政策类论文占4.03%，环境保护类论文占1.30%。以地质勘探类论文为主的分布特点，折射出我国煤层气产业总体上处于发展的初始时期。

第三，各类论文在时间上的分布呈规律性起伏，这正是产业不同发展阶段对科学技术的需求有所不同的集中反映。

图1 CNKI中国期刊全文数据库煤层气论文类别及年度分布

值得注意的是，1994年至2005年期间，CNKI 煤层气论文篇数增长了12.80倍，年均增长率约106%。进一步分析，论文数量呈三阶段式的非线性增长，指示中国煤层气产业发展历程至今经历了三个阶段（图2）。其中：第一阶段论文447篇，年均产出约75篇；第二阶段论文390篇，年均产出130篇；第三阶段论文628篇，年均产出约209篇。同时，不同阶段中各类论文互为消长的状况，与每一阶段对地质研究、勘探评价、开发试验等的不同需求高度对应。

图2 CNKI论文总数时序分布及其展现的中国煤层气产业发展阶段

2 CNKI 论文分布与中国煤层气产业发展阶段

2.1 第一阶段：寻证-找气-摸索阶段

该阶段可上溯至20世纪80年代前半期，结束于1999年，历时四个“五年”计划。在此期间，煤层气论文数量从1994年的20篇增加到1999年的129篇，在时间序列上呈线性增加，阶段总增长率545%，阶段年均增长率约91%，作者和单位的数量明显增多（图1）。

从论文类别分布来看：地质与勘探类论文居绝对优势，占阶段论文总数的60%，年均约45篇；开发技术类论文不足8%，年均约6篇；利用与储运、经济与政策、环境保护等类别论文的比例很低，年均都在2篇左右（图1，图2）。这种分布，是各国煤层气产业发展初期的典型特征，即研究和生产都是以寻找“证据”、框定资源、选择区域和验证目标为主。

在地质与勘探类论文中（图3）：多数报道的是关于煤层气资源评价与地质选区（42%，年均约19篇）、储层物性和吸附性（34%，年均约15篇）的研究成果，反映出积累资料、摸索经验的特点；成藏条件与过程、煤层气可采性论文年均分别只有2篇和1篇，该方面研究没有得到重视，在一定程度上显示出基础研究不足而致使煤层气地质选区和“找气”具有盲目性，这也是该阶段我国煤层气地质选区成功率较低的一个重要原因[3]。

在该阶段，开发技术类论文多是对国外技术的消化和应用。其中，钻井、试井和完井论文占了较大比例（35%，年均约6篇），排采与增产措施得到了应有重视（24%，年均约4篇），对解吸-扩散-渗流这一煤层气开采的基础有所关注（6%，年均约1篇），但几乎未见关于煤层气井产能和采收率方面研究成果的报道（图4）。此外，综述性论文也多以介绍国外煤层气勘探开发理论和技术为主。

图3 CNKI煤层气地质与勘探类不同研究方向论文分布

图4 CNKI煤层气开发技术不同研究方向论文分布

上述特征揭示：本阶段的研究是针对我国煤层气产业的起始过程而开展的，在煤层气地质研究上表现为寻证，在勘探上表现为找气，在开发试验上表现为摸索，总体上试图通过引进和消化国外相关理论与技术来解决中国的煤层气地质问题，积累了较为丰富的煤层气地质基本条件信息，对全国煤层气资源及其分布规律取得了基本认识，煤储层特性这一煤层气地质核心问题得到应有的重视，开展了适合于中国煤层气地质特点开发技术的试验与探索，并从区域上开始了对全国或区域煤层气产业发展战略的思考。

2.2 第二阶段：探因-普查-彷徨阶段

该阶段历时3年，从2000年开始，至2002年结束。在此阶段，每年的煤层气论文稳定在130篇左右，年均论文数量比第一阶段增加了73%，但论文类别构成变化明显（图1）。

从论文类别来看：地质与勘探类论文209篇，占该阶段论文总数的54%，年均篇数（约70篇）比第一阶段显著增加，但从1999年至2001年论文篇数显著递减，在后期有重新增加的趋势；开发技术类论文显著增多，占论文总数的比例比第一阶段增长了10个百分点；经济与政策、利用和储运的研究得到更多的关注，论文比例均上升了5～6个百分点（图1，图2）。

与第一阶段相比：该阶段地质与勘探论文中煤储层物性与吸附性研究成果的数量和比例显著增高（105篇，50%），构成了研究的主题；资源评价与地质选区尽管仍得到较多关注，但比例明显降低（29%）；成藏条件与过程论文的比例基本不变（10%），但年均论文篇数（7篇）明显增多（图3）。由此表明，这一阶段常规评价与选区方法趋于成熟，研究的注意力更多地转向与开采地质条件密切相关的煤储层特性，转向了成藏效应等深层次的控制机理问题。

就开发技术而言：钻井、完井、试井论文17篇，年均约8篇，远高于第一阶段，但在阶段论文总数中的比例（25%）有所降低；排采与增产措施论文18篇，比例（27%）有所提高；产能与采收率论文11篇，比例从零增至约16%；解吸-渗流-扩散论文14篇，占阶段论文总数的21%，比例显著增长（图4）。排采与增产措施、产能与采收率的研究得到加强，开采基础和应用基础研究受到高度重视，研究重点向开发技术的中—下游移动，这是为解决我国煤层气产业发展“瓶颈”问题而做出的努力，也是产业逐渐走向成熟的标志之一。

在此阶段：除了进一步拓展勘探选区继续找气之外，更多的力量集中于第一阶段已有一定勘探工程的地区，以进一步缩小勘探靶区，为开发试验提供更为可靠的基地；同时，尽管在近20个地区进行了排采试验，但多未取得理想的效果，致使开发试验徘徊不前，业界信心受到冲击。然而，这一时期煤层气开发基础与技术研究得到了较大发展，尤其是在开采方法与增产措施、煤层气解吸扩散渗流机理、产能与采收率分析等方面取得较多成果，为中国煤层气产业化时代的到来奠定了重要技术基础。

上述论文分布特征，指示我国煤层气产业发展过程由于进入了一个新的阶段而对科学技术的需求发生了较大变化，在煤层气地质研究上表现为探因，勘探上表现为普查，开发试验上表现为访徨，总体上处于为催生中国煤层气产业化时代到来的“阵痛”阶段。

2.3 第三阶段：求源-详查-商业阶段

自2003年以来，我国煤层气产业发展进入了一个新的历史时期，即商业化生产阶段。其主要标志为：煤层气地质研究进入了求源，勘探实践进入了详查，开发上步入了商业化生产，中国煤层气产业的雏形已经形成，并呈现出快速发展的势头，这些标志在煤层气论文的数量和结构上均有体现。

在2003～2005年的三年期间，CNKI煤层气论文总数大幅度增加，达到628篇，年均论文约209篇，与第二阶段相比增长了61%，接近第一阶段论文总量的一半（图1，图2）。开发技术类论文的比例有所提高，利用和储运技术研究得到进一步重视，基础研究明显加强，研究重点进一步向煤层气产业的中—下游移动，更加适应于商业化生产阶段对科学技术的需求。

地质与勘探类论文占阶段论文数的比例约51%，仍有较大比重，这是我国煤层气产业目前总体上处于初期阶段的必然特征。其中：煤储层物性与吸附性仍是研究重点，但论文比例下降至39%左右；资源评价与地质选区仍是产业的科技需求，论文比例（27%）与上一阶段基本持平；成藏条件与过程研究得到高度关注，论文比例比上一阶段提高了约9个百分点（图3）。

本阶段开发技术类论文数量的比例为19%，比上一阶段略有提升，显示我国煤层气产业中游领域的研究得到进一步重视。其中：钻井、完井、试井论文（25篇）多于第一阶段，但比例继续下降（约21%）；排采与增产措施论文34篇，数量显著增加，比例（29%）略有提高；产能与采收率论文12篇，数量和比例（约10%）均比上一阶段显著减少；解吸-渗流-扩散论文25篇，数量明显增加，比例与上一阶段基本持平（图4）。钻井、完井、试井论文比例相对降低，排采与增产措施论文比例显著提高，解吸-渗流扩散论文数量明显增多，尤其是2005年开发技术类论文数量大幅度跃升（图1，图2），显示出我国煤层气商业性生产、示范工程等对新技术开发和相关基础研究的强烈需求。

在此阶段：新增了一批国家批准的煤层气储量，煤层气成藏条件与机制探索在国家层面上全面展开，标志着中国煤层气地质研究从资源与基本地质条件调查阶段转入了资源“详查”阶段和成藏作用探索过程；大井网煤层气勘探开发试验取得新的突破，水平羽状井、丛式井等技术在煤层气开发中得到初步应用，对二氧化碳注入等新的增产技术进行了现场试验，晋城地区开始了煤层气商业化生产，标志着中国煤层气产业从开发试验阶段转入了商业化生产启动阶段。

3 CNKI 论文分布特点与产业发展需注重的科学技术问题

进一步分析C N KI论文分布特点，发现存在某些问题，而解决这些问题正是发展中国煤层气产业所需要继续努力的方向。

首先，煤层气资源评价始终是20余年研究探讨的主题，尤其是对全国和某些区域的煤层气资源量及其构成众说纷纭，且国家批准的煤层气储量所占比例极低。究其原因，主要在于三个方面：一是评价方法缺乏规范性要求；二是资源估算尚存重大基础问题未能解决；三是资源勘探和探明程度很低。为此，煤层气资源评价及其方法仍是今后相当长一段时期内所要研究的主题，而在国家层面上制定评价方法和要求的规范性文件，加强以吸附机理为核心的基础研究[3]，加大勘探和开发试验的力度，将有助于推进这一问题的解决。

其次，文献中涉及的煤层气地质选区多达50余个，但目前实现商业性开发或具有可见前景的地区不超过5个，且某些选区已上过多轮勘探和开发试验工程。造成这种状况的原因是多方面的，包括选区理论和方法在科学性和适应性上的缺陷、早期勘探与开发试验技术发展水平和认识的局限、钻井/完井/排采技术管理经验不足等[3]。因此，在深化研究选区理论与方法的基础上，通过资料复查和新技术应用，总结开发技术上的经验和教训，可能会使我国煤层气地质选区成功率得到一定的提高。

第三，国外几乎所有的传统和先进煤层气开发技术在我国都有引用，但多数情况下的应用效果都不甚理想。正视这一状况，似应考虑如下三个问题：一是所有先进技术是否都适合我国特定选区的煤层气地质条件？二是传统技术在特定选区的开发效果是否就不如先进技术？三是我国自主研究开发出了哪些适合于我国煤层气地质条件的开发技术？对于前两个问题，答案当然是否定的。至于后一个问题，目前尚未见到关于自主研发的关键技术的报道。这三个问题的关键，在于各种开发技术的适应性，这也正是今后需致力于研究的重要方向之一。

第四，见诸报道的煤层气井产能、煤层气采收率及其影响因素的研究成果较少，与煤层气商业性生产阶段的技术需求之间存在较大差距。原因在于，我国前期实践多为开发试验，对此没有太多的需求，积累的资料也十分有限，难以满足开展这一研究的要求。但在进入商业化开发且追求经济效益的现今阶段，该方面的研究应该引起足够重视，包括系统追踪和分析排采动态、注重不同煤层气地质条件的对比分析、深化煤层气解吸-渗流规律与机理的研究、开发科学性更强的数值模拟技术等。

第五，尚未充分注意到深部煤层气开发这一潜在新领域，深部资源及其与常规油气共采可行性的研究成果鲜见报道。我国深部煤层气资源量巨大[4]，多数大—中型沉积盆地中煤层气都与常规油气共生，前期少数研究显示了深部煤层气与常规油气共采的可能性[5]。为此，从资源潜力、成藏作用与过程、地质选区、勘探与开发试验等方面，对深部煤层气资源潜力开展全方位的研究探讨，将有助于拓展我国煤层气开发的新视野。

第六，煤层气开采可能诱发的环境保护以及煤层气利用与储运技术问题，应该得到应有重视。在1994年以来的1465篇CNKI煤层气论文中：环境保护方面的论文只有19篇，几乎全为哲学意义上的讨论或介绍国外相关技术；利用与储运方面的论文逐年增长（图1），但多是关于煤层气发电和管网输送技术的探讨。这种状况，可能会影响到我国煤层气产业的健康发展。针对我国煤层气地质和开发特点，开展环境保护技术研究或实例分析，研究开发具有更高附加值的煤层气转化利用技术和适应矿区煤层气分布式开发特点的小型化利用储运技术与装置，将有助于弥补我国煤层气产业在此方面的不足。

参考文献

[1]秦勇.2006.中国煤层气产业化面临的形势与挑战（Ⅰ）：当前所处的发展阶段.天然气工业，26（1）：4～7

[2]中国期刊全文数据库.http://211.70.215.35/kns50/

[3]秦勇.2006.中国煤层气产业化面临的形势与挑战（Ⅱ）：关键科学技术问题.天然气工业，26（2）：6～10

[4]秦勇.2006.中国煤层气产业化面临的形势与挑战（Ⅲ）：走向与前瞻性探索.天然气工业，26（3）：1～5

[5]秦勇，宋全友，傅雪海.2005.煤层气与常规油气共采可行性探讨.天然气地球科学，16（4）：492～498