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煤层气的主要成分的提取方法（煤层气主要成分是什么?）

姚冠宇百科 2024-10-17 57 2

今天给各位分享煤层气的主要成分的提取方法的知识，其中也会对煤层气主要成分是什么?进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！

本文目录一览：

1、煤层气的组份主要有什么?
2、煤层气的生成
3、煤层气开采
4、煤层气成因
5、煤层气的成分分带
6、煤层气压力开采方式

煤层气的组份主要有什么?

煤层气的化学组分有烃类气体（甲烷及其同系物）、非烃类气体（二氧化碳、氮气、氢气、一氧化碳、硫化氢和稀有气体氦、氩等）。其中，甲烷、二氧化碳、氮气是煤层气的主要成分，尤以甲烷含量最高，二氧化碳和氮气的含量较低，一氧化碳和稀有气体含量甚微[1]。

世界各地煤层气组分和同位素组成差异很大，煤层气组成主要受煤岩组分（母质）、煤阶、生气过程、埋深及相应的温压条件等因素影响。此外，水动力条件和次生作用（如混合、氧化作用）等也影响煤层气的地球化学组成。煤岩组分煤岩组分是煤的基本成分，是煤层气的生气母质，所以是影响煤层气组成的首要因素。

煤层气的化学组分有烃类气体（甲烷及其同系物）、非烃类气体（二氧化碳、氮气、氢气、一氧化碳、硫化氢和稀有气体氦、氩等）。其中，甲烷、二氧化碳、氮气是煤层气的主要成分，尤以甲烷含量最高，二氧化碳和氮气含量较低，一氧化碳和稀有气体含量甚微。

煤层气地质学，煤层气成分主要是甲烷、二氧化碳和氮。煤层气成分主要是甲烷、二氧化碳和氮。从煤层气里还可能检测到微量乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、氢、一氧化碳、二氧化硫、硫化氢以及氦、氖、氩、氪、氙等成分。

对美国煤层气井的795个气样的分析结果表明，煤层气的组分及其平均含量为：CH4占92%，C2＋（重烃）占6%，CO2占4%，N2占0.8%（Scott et al.，1994）。

煤层气的生成

1、从总体上讲，煤层气的生成包括3个阶段：①原生生物气生成阶段；②热成因气生成（含热降解和热裂解作用）阶段；③次生生物气生成阶段。Scott（1994）依据镜质组反射率值和产烃量，将煤层气生成过程分为3个阶段，此方案反映了煤成烃量的变化过程。

2、煤层中存留的生物成因煤层气大部分属于次生生物成因煤层气。

3、岩床和岩脉对煤层气的生成具有不同的影响，一般岩床由于与煤层接触面积大，同时岩床侵入的煤层热传导差，导致热持续时间较长，因此可以生成较多的煤层气；而岩墙/脉由于与煤层呈相交的接触关系，接触面积限制了其热影响的范围，进而影响煤层气的生成量。

4、与沁水盆地南部不同，韩城地区煤层气的主要来源为热降解气成因，韩城地区煤层热演化程度处于贫煤阶段，Ro值在6%～2%的范围内，属于热降解气生成阶段。在白垩纪末期，燕山构造运动使韩城地区煤层抬升，煤层出露并接受地表水的补给和渗入，水动力条件、生物作用及解吸-扩散作用使煤层气发生同位素分馏效应。

5、煤层气的形成过程与煤炭的形成密切相关。煤炭的起源可以追溯到陆地上的高等植物，其原始组成主要为碳水化合物和木质素。煤的形成经历了泥炭化和煤化两个关键阶段，这个过程包括植物遗体经过堆积、压缩和热化学作用的复杂演变。

6、相对于常规天然气而言，煤层气组分较一致，无论源岩的成熟度是未成熟还是过成熟，煤层气的组分均显示干气的特征，来源于煤系的常规天然气组分往往受到源岩的成熟度影响，随着成熟度增大，甲烷含量升高，重烃气含量降低，过成熟的晚阶段气富集甲烷。

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煤层气开采

煤层气开采的完整流程包括勘探、开采、收集、输送和利用等五个阶段。勘探：勘探是确定煤层气资源分布和储层性质的阶段。勘探包括地表勘探和井下勘探两个部分。地表勘探主要是通过地质勘探、地球物理勘探和地球化学勘探等手段进行。井下勘探主要是通过钻井获取煤层气储层的详细信息。

煤层气的开采方法主要有两种：首先，是通过地面钻井进行开采。这种方式下的煤层气，经过处理后可以被有效利用，对煤矿的通风系统产生积极影响，减少了风排瓦斯的需求，从而提高了矿工的安全生产环境。其次，井下瓦斯抽放系统是另一种常见的开采方法。

煤层气的开采一般有两种方式：一是地面钻井开采；二是井下瓦斯抽放系统抽出。地面钻井开采的煤层气和抽放瓦斯都是可以利用的，通过地面开采和抽放后可以大大减少风排瓦斯的数量，降低了煤矿对通风的要求，改善了矿工的安全生产条件。

在地面通过钻孔将埋藏于地下的煤层气、瓦斯等可燃气体抽到地面，供人们作为燃料使用，通常称为煤层气开采。

煤层气集输与处理过程主要包括煤层气开采、气体收集与初步处理、气体加工与处理。煤层气开采利用排水采气等工艺，将煤层中的气体采集出来。气体收集与初步处理气体收集与初步处理是工业气体生产的重要环节，对于确保气体的质量和满足各种应用需求至关重要。

煤层气开发是需要一根很详细的过程和设计的，每一口井都会跟据不同的地质情况，采用不同的设计方法。总体上煤层气钻井包括直井、从式井、水平井、V型井，储层改造工艺包括裸眼洞穴和套管射孔压裂工艺。在排采的过程中，基本上都会采用排水采气的工艺技术。

煤层气成因

从总体上讲，煤层气的生成包括3个阶段：①原生生物气生成阶段；②热成因气生成（含热降解和热裂解作用）阶段；③次生生物气生成阶段。Scott（1994）依据镜质组反射率值和产烃量，将煤层气生成过程分为3个阶段，此方案反映了煤成烃量的变化过程。

煤层中的生物成因气大多数可能为与地下水流动有关的次生生物成因煤层气。大气水通过渗透性煤层或其他富有机质岩石将细菌带入煤层，细菌的新陈代谢活动产生次生生物成因煤层气。

经过40多年的研究，国内外对煤层气的成因有了一定的认识，总体上将有机成因煤层气划分为三大类、五小类，分别是：生物气，包括原生生物气和次生生物气；热成因气，包括热降解气和热裂解气；以及混合气。

如前所述，岩浆向煤系入侵，将其携带的热量传导给煤层，使煤层发生不同程度的变质作用。同时煤中的灰分和水分含量增高，而挥发分含量减少，此时煤中的富氢的镜质组组分和稳定组组分产生易挥发的气相物质，如甲烷和二氧化碳等。因此岩浆侵入带来的异常热源将有助于大量次生成因煤层气的生成。

煤层气的成分分带

煤层气赋存具有分带性特征煤层气藏并非在原地、同期、一次形成，而是在含煤层系中经煤化作用不断生烃，又受上覆沉积、断裂构造和水动力作用不断改造后形成。进而形成了具有内在联系的几个带。依据煤层气δ13C非烃、甲烷含量和开采特点，由盆地边缘向盆地腹地一般可划分为4个带（表4-1）：（1）氧化散失带。

一般自上而下可分为四个带：二氧化碳—氮带、氮带，氮—甲烷带、甲烷带。采煤界将前三个带统称为“瓦斯风化带”。影响煤层气成分的主要因素是煤岩成分、煤级和气体运移。在甘肃省窑街矿区和吉林省营城矿区发现个别地段煤层气的主要成分是二氧化碳，属由外部运移进入煤层的气体。

煤层气成分：CH4（含C2H6）894%～939%，平均949%；CO2含量0～13%，平均0.54%；N2含量0.61%～193%，平均93%。全部超过风化带，风化带垂深小于1983m，可能为50～100m。甲烷含量：6个样平均甲烷含量为169m3/t·可燃煤。

—二氧化碳-氮气；2—氮气；3—氮气-甲烷；4—甲烷图10 煤层气主要化学成分图之二（据焦作矿业学院瓦斯地质研究室，1990）1—二氧化碳-氮气；2—氮气；3—氮气-甲烷；4—甲烷；5—甲烷-二氧化碳；6—二氧化碳；7—氮气-甲烷-二氧化碳我国各煤田瓦斯风化带的深度差异很大。

风氧化带边界：是一个取决于煤层气组分组成的边界，由于地下水水位下降，煤层气沿露头散失和空气混入使得煤层气组分组成发生变化，甲烷含量降低，二氧化碳、氮气含量增加。一般将甲烷浓度80%作为风氧化带底界，如沁水盆地南部风氧化带边界以上甲烷浓度急剧下降（图4-19）。因此，从某种程度上说风氧化带是一种人为划定的边界。