中国富油煤形成机制与地质产出研究进展及趋势

胡晨林; 边静; 唐勇; 韦波; 张斌; 桑树勋; 李鑫; 冯烁

doi:10.7623/syxb202510012

欢迎来到能源电力期刊网！

English Version 读者登录期刊登录

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

中国富油煤形成机制与地质产出研究进展及趋势

综述 | 更新时间：2025-11-08

- 中国富油煤形成机制与地质产出研究进展及趋势
- Research progress and trends on the formation mechanism and geological output of tar-rich coal in China
- 石油学报 2025年46卷第10期页码：1985-2000
- 作者机构：
  
  1. 新疆大学地质与矿业工程学院,新疆,乌鲁木齐,830047
  2. 新疆中亚造山带大陆动力学与成矿预测自治区重点实验室,新疆,乌鲁木齐,830047
  3. 新疆维吾尔自治区地质勘查管理中心,新疆,乌鲁木齐,830001
  4. 怀柔实验室新疆研究院,新疆,乌鲁木齐,830013
  5. 新疆地矿投资(集团)有限责任公司,新疆,乌鲁木齐,830099
  6. 中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏,徐州,221116
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家科技重大专项(2024ZD1406001);国家自然科学基金项目(No.42462019);新疆维吾尔自治区"天山英才"培养计划科技创新领军人才项目(2022TSYCLJ0021);新疆维吾尔自治区"天山英才"培养计划青年拔尖人才项目(2023TSYCCX0006)和新疆维吾尔自治区重点研发任务专项(2024B01017-2)资助。
- DOI：10.7623/syxb202510012
  中图分类号： TE132.2
- 网络出版：2025-11-04，
  
  纸质出版：2025-11-04
- 稿件说明：
移动端阅览
胡晨林, 边静, 唐勇, 韦波, 张斌, 桑树勋, 李鑫, 冯烁. 中国富油煤形成机制与地质产出研究进展及趋势[J]. 石油学报, 2025, 46(10): 1985-2000.

Hu Chenlin, Bian Jing, Tang Yong, et al. Research progress and trends on the formation mechanism and geological output of tar-rich coal in China[J]. Acta petrolei sinica, 2025, 46(10): 1985-2000.
胡晨林, 边静, 唐勇, 韦波, 张斌, 桑树勋, 李鑫, 冯烁. 中国富油煤形成机制与地质产出研究进展及趋势[J]. 石油学报, 2025, 46(10): 1985-2000. DOI： 10.7623/syxb202510012.

Hu Chenlin, Bian Jing, Tang Yong, et al. Research progress and trends on the formation mechanism and geological output of tar-rich coal in China[J]. Acta petrolei sinica, 2025, 46(10): 1985-2000. DOI： 10.7623/syxb202510012.

摘要

富油煤作为中国重要的非常规油气资源

研究其形成机制与开发潜力对国家能源结构转型具有重要意义。通过梳理中国主要富油煤盆地的地质特征与形成机制

揭示了多因素耦合控制下富油煤的焦油产率。中国富油煤主要分布在鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、吐哈盆地和三塘湖盆地等

形成时代贯穿古生代—中生代

主要在侏罗纪。研究结果表明

中国富油煤整体呈现出以镜质组为主

具有特低—中等水分含量、特低—中等灰分含量、特低—中等硫含量、中高—高挥发分以及焦油产率差异显著的特征。富油煤的煤岩特征表现为:镜质组含量为30.10%~82.99%

惰质组含量为15.38%~66.53%

壳质组含量为0.77%~4.20%

焦油产率为4.39%~14.58%(局部最高可达22.80%)。富油煤的煤质特征表现为:水分含量为2.82%~11.47%

灰分含量为8.59%~22.40%

全硫含量为0.33%~1.31%

挥发分含量为33.12%~46.14%。中国富油煤的干酪根类型多为Ⅲ

型

成煤植物多以木本—草本植物为主

水生植物与低等藻类次之。富油煤的焦油产率受控于富氢镜质体含量、成煤植物类型、煤分子结构、有机质热演化程度以及沉积环境等因素。在相近的煤阶条件下

控制富油煤焦油产率的核心实质上是有机质分子结构跟随热演化程度的动态响应过程

在分子结构上具体表现为富氢基团与含氧基团的动态演化。在沉积环境方面

中国富油煤多发育在三角洲平原亚相与滨/浅湖亚相

浅覆水、微流动、低盐度的水体环境最利于高焦油的产出。三塘湖盆地、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地2 000 m以浅富油煤的总资源量预测超过2 500×10

其中

鄂尔多斯盆地陕北地区侏罗系(其焦油资源量为124.26×10

t)与三塘湖盆地为两大富油煤核心富集区。针对目前富油煤的开发瓶颈

建议构建地质—工程一体化模型

整合多指标含油性评价与多场耦合热解模拟

实现原位热解靶区的精准定位。研究结果为富油煤资源的低碳开发提供了理论框架与技术路径

对推动煤炭从燃料向原料转型具有一定的战略价值。

Abstract

Tar-rich coal is a strategically important unconventional hydrocarbon resource in China

and the study of its formatio

n mechanisms and exploitation potential plays a pivotal role in national energy transition. Through systematically analyzing the geological characteristics and genetic mechanisms of major tar-rich coal basins in China

it has been found that tar yield is controlled by the coupled effects of multiple factors. Tar-rich coals were predominantly developed in the Ordos

Junggar

Turpan-Hami

and Santanghu basins from the Paleozoic to the Mesozoic

especially in the Jurassic. Research demonstrates that tar-rich coal is predominantly composed of vitrinite

characterized with ultra-low to medium moisture and ash contents

ultra-low to medium sulfur content

medium-high to high volatile matter

and significant variations in tar yield. It exhibits the following petrographic characteristics: vitrinite content ranging from 30.10 % to 82.99 %

inertinite from 15.38 % to 66.53 %

liptinite from 0.77 % to 4.20 %

and tar yields varying between 4.39 % and 14.58 % (peaking at 22.80 %). Moreover

it shows the following coal quality characteristics: moisture content ranging from 2.82 % to 11.47 %

ash content from 8.59 % to 22.40 %

total sulfur content from 0.33 % to 1.31 %

and volatile matter content from 33.12 % to 46.14 %. In China

a majority of tar-rich coals contain Type Ⅲ

kerogen derived mainly from woody and herbaceous plants

with minor contributions from aquatic plants and lower algae. The tar yield is primarily determined by several key factors

including the content of hydrogen-rich vitrinite

types of coal-forming plants

coal molecular structure

thermal maturity of organic matter

and sedimentary environment. For coals with similar ranks

variations in tar yield essentially result from the dynamic changes in organic molecular structures with the increase of thermal evolution degree

which is specifically manifested at the molecular level as the dynamic evolution of hydrogen-rich and oxygen-containing functional groups. In terms of sedimentary environments

tar-rich coals are predominantly developed in t

he reservoirs of delta plain subfacies and shore/shallow lacustrine subfacies

and the shallow-water environment characterized with weak hydrodynamics and low salinity is most conductive to high tar yields. It is predicted that the tar-rich coals at depths less than 2 000 m in Santanghu Basin

Turpan Basin

Hami Basin and Ordos Basin amount to over 250 billion tons. Among these

two key sweet spots have been identified

i.e.

the Jurassic reservoirs in northern Shaanxi region of Ordos Basin

with 124.26 billion tons of tar resources and the Santanghu Basin. To overcome the current bottlenecks in tar-rich coal development

the study proposes a geology-engineering integration model that combines multi-index oil potential assessment with multi-field coupled pyrolysis simulation for precisely locating in-situ pyrolysis targets. These findings provide both the scientific framework and technical approach for low-carbon utilization of tar-rich coal resources

which is of strategic significance for facilitating the transition of coal from fuels to chemical feedstocks.

关键词

Keywords

references

R ABBI M F, POPP J, MÁTÉ D, et al.Energy security and energy transition to achieve carbon neutrality[J].Energies, 2022, 15(21):8126.

袁亮.深部采动响应与灾害防控研究进展[J].煤炭学报, 2021, 46(3):716-725.

王双明, 鲍园, 郝永辉, 等.富油煤研究进展与趋势[J].煤田地质与勘探, 2024, 52(4):1-11.

李勇.煤结构演化及燃料、原料和材料属性开发[J].煤炭学报, 2022, 47(11):3936-3951.

卫小芳, 王建国, 丁云杰.煤炭清洁高效转化技术进展及发展趋势[J].中国科学院院刊, 2019, 34(4):409-416.

《矿产资源工业要求手册》编委会.矿产资源工业要求手册(2014年修订本)[M].北京:地质出版社, 2014.

王双明, 师庆民, 王生全, 等.富油煤的油气资源属性与绿色低碳开发[J].煤炭学报, 2021, 46(5):1365-1377.

DAI Shifeng, BECHTEL A, EBLE C F, et al.Recognition of peat depositional environments in coal:a review[J].International Journal of Coal Geology, 2020, 219:103383.

SHI Qingmin, LI Chunhao, WANG Shuangming, et al.Effect of the depositional environment on the formation of tar-rich coal:a case study in the northeastern Ordos Basin, China[J].Journal of Petroleum Science and Engineering, 2022, 216:110828.

PETERSEN H I, HERTLE M.A review of the coaly source rocks and generated petroleums in the Danish North Sea:an underexplored Middle Jurassic petroleum system?[J].Journal of Petroleum Geology, 2018, 41(2):135-154.

东振, 张梦媛, 陈艳鹏, 等.三塘湖-吐哈盆地富油煤赋存特征与资源潜力分析[J].煤炭学报, 2023, 48(10):3789-3805.

朱士飞, 刘威, 张静, 等.富油煤煤质特征与原位热解技术开发利用现状[J].煤质技术, 2024, 39(6):23-33.

HUANG Zibo, ZHOU Wenjing, WEI Jinjia.Study on the molecular structure model of tar-rich coal and its pyrolysis process[J].Journal of Molecular Structure, 2023, 1286:135613.

SHI Qingmin, LI Chunchao, WANG Shuangming, et al.Variation of molecular structures affecting tar yield:a comprehensive analysis on coal ranks and depositional environments[J].Fuel, 2023, 335:127050.

马丽, 王双明, 段中会, 等.陕西省富油煤资源潜力及开发建议[J].煤田地质与勘探, 2022, 50(2):1-8.

中国煤炭地质总局.西北地区富油煤资源评价与开发利用研究[R].北京:中国煤炭地质总局, 2021.

马丽, 段中会, 贺丹, 等.陕北三叠纪煤田中—特高油产率煤分布规律及成因机理[J].中国煤炭地质, 2022, 34(1):32-36.

宁树正, 张莉, 徐小涛, 等.新疆北部早、中侏罗世富油煤分布规律及控制因素[J].煤炭科学技术, 2024, 52(1):244-254.

张宁, 许云, 乔军伟, 等.陕北侏罗纪富油煤有机地球化学特征[J].煤田地质与勘探, 2021, 49(3):42-49.

郭晨, 王生全, 师庆民, 等.神府南部矿区低阶煤化学组成与工艺性质:特征、关系与实践[J].煤田地质与勘探, 2021, 49(1):87-99.

姚征, 罗乾周, 李宁, 等.陕北石炭-二叠纪富油煤赋存特征及影响因素[J].煤田地质与勘探, 2021, 49(3):50-61.

谢青, 李宁, 姚征, 等.黄陵矿区富油煤焦油产率特征及主控地质因素分析[J].中国煤炭, 2020, 46(11):83-90.

李华兵, 李宁, 姚征, 等.陕北三叠纪煤田子长矿区瓦窑堡组特高焦油产率煤富集规律分析[J].中国煤炭地质, 2021, 33(1):22-25.

王文愽.黄陵矿区延安组煤油气地球化学特征及其成因研究[D].西安:西安科技大学, 2022.

杨文蕙, 贾志鑫.陕北三叠纪煤田瓦窑堡组煤质特征及利用浅析[J].陕西煤炭, 2013, 32(6):132-133.

王恒.陕北府谷矿区马家梁—房子坪地区山西组煤质特征及其地质控制[D].徐州:中国矿业大学, 2021.

王锐, 夏玉成, 马丽.榆神矿区富油煤赋存特征及其沉积环境研究[J].煤炭科学技术, 2020, 48(12):192-197.

张科, 姚素平, 胡文瑄, 等.鄂尔多斯盆地上三叠统瓦窑堡煤系的生烃母质与有机地球化学特征[J].南京大学学报(自然科学), 2009, 45(6):802-809.

黄鹏程, 王力圆, 王贝, 等.宁夏红墩子矿区富油煤赋存特征及其沉积环境研究[J].中国煤炭地质, 2021, 33(10):65-70.

刘洪林, 王怀厂, 邓泽, 等.准噶尔盆地侏罗系低阶多源型煤岩气成藏特征及模式[J].天然气地球科学, 2025, 36(9):1661-1676.

林潼, 张华, 刘俊田, 等.吐哈盆地侏罗系煤岩煤相分布及成烃潜力[J].天然气地球科学, 2025, 36(9):1677-1691.

高文博, 冯烁, 田继军, 等.三塘湖煤田汉水泉矿区富油煤赋存特征及沉积环境分析[J].煤炭工程, 2022, 54(10):136-140.

BIAN J, HU C L, LI X, et al.Occurrence of tar-rich coal:review and perspectives[J].Australian Journal of Earth Sciences, 2025, 72(4):544-563.

李增学, 魏久传, 刘莹.煤地质学[M].北京:地质出版社, 2005.

许婷, 李宁, 姚征, 等.陕北榆神矿区富油煤分布规律及形成控制因素[J].煤炭科学技术, 2022, 50(3):161-168.

王飞宇, 傅家谟, 刘德汉, 等.煤和烃源岩镜质体中超微类脂体检出及意义[J].科学通报, 1993, 38(2):151-154.

师庆民, 赵奔, 王双明, 等.三塘湖盆地侏罗系富油煤特征及沉积环境控制[J].石油学报, 2024, 45(5):787-803.

SCOTT A C.Coal petrology and the origin of coal macerals:a way ahead?[J].International Journal of Coal Geology, 2002, 50(1/4) :119-134.

申家年, 杨久莹, 周放, 等.基于有机元素的干酪根类型指数计算[J].东北石油大学学报, 2013, 37(5):24-31.

黄第藩, 李晋超, 张大江.干酪根的类型及其分类参数的有效性、局限性和相关性[J].沉积学报, 1984, 2(3):18-33.

韩德馨, 杨起.中国煤田地质学(下册):中国聚煤规律[M].北京:煤炭工业出版社, 1980.

陈家良, 邵震杰, 秦勇.能源地质学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2004.

ELRICK M, GILLEAUDEAU G J, ROMANIELLO S J, et al.Major Early-Middle Devonian oceanic oxygenation linked to early land plant evolution detected using high-resolution U isotopes of marine limestones[J].Earth and Planetary Science Letters, 2022, 581:117410.

韩德馨, 任德贻, 郭敏泰.浙江长广煤田树皮残植煤的成因及其沉积环境[J].沉积学报, 1983, 1(4):1-14.

汪皓.滇东、黔西晚二叠世煤的沉积学特征及古环境意义[D].北京:中国矿业大学(北京), 2011.

程伟, 杨瑞东, 崔玉朝, 等.贵州毕节地区晚二叠世煤质特征及其成煤环境意义[J].地质学报, 2013, 87(11):1763-1777.

王士俊, 唐修义, 张井, 等.吐哈盆地侏罗纪成煤植物及其与煤成油的关系[J].煤田地质与勘探, 1997, 25(6):26-28.

王世谦.煤系地层陆源有机质生油性的重新评定[J].天然气地球科学, 1993, 4(1):40-47.

朱晓博, 张贵粉, 陈鹏.植物次生细胞壁加厚过程的转录调控[J].植物生理学报, 2017, 53(9):1598-1608.

唐跃刚, 郭亚楠, 王绍清.中国特殊煤种——树皮煤的研究进展[J].中国科学基金, 2011, 25(3):154-163.

FLETCHER T H.Review of 30 years of research using the chemical percolation devolatilization model[J].Energy & Fuels, 2019, 33(12): 12123-12153.

张代钧, 鲜学福.煤大分子结构研究的进展[J].重庆大学学报, 1993, 16(2):58-63.

张双全, 吴国光.煤化学(第4版)[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2015:33-45.

NIE Fan, MENG Tao, ZHANG Qiumin.Pyrolysis of low-rank coal:from research to practice[M]//SAMER M.Pyrolysis.London:InTech, 2017:319-339.

黄鹏程, 郭伟勇, 姬晓燕, 等.宁东煤田石炭-二叠系富油煤赋存的地质控制作用[J].煤田地质与勘探, 2024, 52(7):119-131.

惠一凡, 赵习民, 冯烁, 等.新疆三塘湖盆地富油煤赋存特征及主控因素[J].煤炭技术, 2023, 42(8):117-123.

华芳辉, 刘志飞, 张劲, 等.宁东煤田红墩子矿区沉积环境对煤岩煤质的影响[J].中国煤炭地质, 2019, 31(3):12-18.

胡晨林, 张元福, 姜在兴, 等.风浪作用下鄱阳湖现代滨岸滩坝的形态变化[J].石油学报, 2015, 36(12):1543-1552.

郭亚楠, 赵博, 解锡超, 等.华南晚二叠世树皮煤的煤相特征及对比研究[J].中国煤炭地质, 2009, 21(12):19-23.

巫亮, 李荣鹏, 訾小利, 等.厌氧及好氧条件下盐度对海杆菌NY-9 生长及反硝化能力的影响[J].湖北农业科学, 2014, 53(23):5705-5708.

白坤, 马越, 贾栋栋, 等.小保当煤矿新近系保德组沉积古环境恢复[J].西安科技大学学报, 2024, 44(2):328-335.

LI Jinhu, LU Wei, LI Jinliang, et al.Towards understanding of internal mechanism of coal reactivity enhancement after thermal decomposition at low temperature[J].Fuel, 2023, 337:127118.

WANG Wei, ZHU Hongqing, HUANG Hong, et al.Study on the thermal kinetics and microscopic characteristics of oxidized coal[J].Environmental Science and Pollution Research, 2023, 30(36):85953-85967.

CHI Huanying, LI Hanjian, HU Song, et al.Pyrolysis characteristics and kinetic study of coal in a novel concentrating photothermal thermogravimetric analyzer:effect of heating rate[J].Fuel, 2022, 322:124218.

杨甫, 段中会, 马丽, 等.陕西省富油煤分布及受控地质因素[J].煤炭科学技术, 2023, 51(3):171-181.

梁红姣.我国矿产资源储量估算方法初探[D].北京:中国地质大学(北京), 2018.

李致潍, 赵正威, 冯烁, 等.吐哈盆地大南湖矿区富油煤赋存特征及主控因素分析[J].中国煤炭, 2024, 50(9):1-8.

周国庆, 姜尧发, 高峰, 等.陕西省子长矿区晚三叠世5号煤层的煤岩煤质特征[J].中国煤炭, 2015, 41(1):30-34.

ZHAO F Y, HU C L, HAN C C, et al.Paleocurrent and paleowind direction reconstruction research progress and perspectives:a review[J].Australian Journal of Earth Sciences, 2023, 70(5):603-626.

李文均, 蒋宏忱.地质微生物学:一门新兴的交叉学科[J].微生物学报, 2018, 58(4):521-523.

唐跃刚, 王绍清, 郭鑫, 等.煤有机地球化学研究进展与展望[J].矿物岩石地球化学通报, 2021, 40(3):574-596.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

远源油气成藏条件与富集主控因素——以库车坳陷南部斜坡带中生界-新生界油气藏为例

川东地区开江—梁平海槽南段飞仙关组鲕滩储层特征及主控因素