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煤层气形成与分布

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。

在煤层露头附近，一方面由于煤层中的CH4逐步向大气排放，造成煤层甲烷含量和压力由深而浅降低；另一方面，由于空气和地下水不断向煤层内渗入，改变着煤层气的原始成分，形成CH4风化带。空气和煤层气的长期缓慢交换，结果就形成了浅部煤层气成分的带状分布。

煤层气资源主要分布在西部的落基山脉中、新生代含煤盆地，在这一地区集中了美国近85%的煤层气资源，其余15%分布在东部阿巴拉契亚和中部石炭纪含煤盆地中（表4－17）。美国煤层气资源主要赋存在1500m以浅的煤层中，其中粉河盆地中的煤层气主要赋存在1000m以浅的煤层中。

世界上煤层主要分布在石炭-二叠纪、三叠-侏罗纪和白垩-古近纪3个时期，99%以上的煤炭资源分布在这些层系（Pashin，1998）。据统计，大约40%煤炭资源来自石炭-二叠系，10%来自三叠-侏罗系，50%来自白垩-古近系。

煤层气的主要成分的物理性质（煤层气的形成分为哪几个阶段） 第1张

煤层气的生成和运移

传统的天然气成因理论认为，生物煤层气一般形成于Ro值为0.3%以下，而热成因煤层气形成于Ro值在0.6%～0.7%之上，即生气母质在Ro值0.3%～0.6%的热演化阶段不生气。

煤层气的地下运移 煤层气主要以吸附状态存在于煤基质的微孔隙中，其产出过程包括：从煤基质孔隙的表面解吸，通过基质和微孔隙扩散到裂隙中，以达西流方式通过裂隙流向井筒运移3个阶段。上述过程发生的前提条件是煤储层压力必须低于气体的临界解吸压力。在煤层气生产中，该条件是通过排水降压来实现的。

煤成烃是指煤层或含煤岩系在成煤作用或者热成熟过程中形成的碳氢化合物，这种碳氢化合物可以是液态的也可以是气态的，因此，煤成烃大体上可以分为两大类，即煤成油和煤成气（包括煤层气）（黄第藩等，1995；傅家谟等，1990）。

储集机理不同：常规天然气是以游离状态储集在储层的孔隙空间当中，在气源充足的情况下，其据计量主要与孔隙空间的大小有关。煤层气则以吸附状态赋存在孔隙的表面之上，其据计量与煤层的吸附性密切相关。

成藏过程不同：常规天然气从烃源岩生成后，经过一定距离的初次运移和二次运移，聚集在储层中，运移方向受水动力场控制，即天然气主要受浮力和流体压力驱动；煤层气从煤源岩生成后直接被煤储层吸附，其聚集受温压场而非水动力场控制。

地下水分水岭的形成受构造控制，一般为背斜的轴部。水动力封堵边界是最常见的煤层气边界，几乎所有的煤层气都存在。以地下水沿煤层露头补给、向深部运移、形成一定高度的地下水水位、促使煤层气在滞留区富集为主要表现形式。

煤层气的特征

煤层顶底板封闭性好、分布稳定、完整性较好，有利于煤层气保存 吐哈盆地的聚煤沉积体系主要有滨浅湖相、沼泽相和河流相。浅埋区部分厚煤层顶板多以封闭性能极佳的泥岩为主，底板细、粗碎屑岩兼有，顶板的良好封闭性使煤层中的煤层气难以向外逸散，对煤层气的保存有利。

国内测试资料表明，煤层气δ13C1变化于-78‰～-28‰之间，分布范围广，同位素组成总体上偏轻，而且不同地区、不同地质时代和不同煤阶煤中的δ13C1分布特征亦有所不同。就地区而言，华北煤层气δ13C1为-78‰～-28‰，东北煤层气δ13C1为-68‰～-49‰，华南煤层气δ13C1为-68‰～-25‰（图4-6）。

煤大多处于低演化阶段，煤储层兰氏体积和兰氏压力较小，吸附能力较弱，煤层含气量较低，普遍小于4m3/t。孔隙度和渗透率相应较大，有利于提高煤层气的可采性，提高煤层气采收率。

一）煤层气地质特征 含煤地层及煤层 本区发育地层有：石炭—二叠系（C-P）、侏罗系（J）、白垩系（K）、古近系（E）、新近系（N）及第四系（Q），包括中下侏罗统阿拉坦合力组和下白垩统巴彦花群两套含煤地层。

一）煤层气地质特征 含煤地层及煤层 含煤地层主要集中在三叠系上统至侏罗系下统的塔里奇克组和侏罗系中下统克拉苏群的阳霞组及克孜勒努尔组。

煤层气的知识整理

1、煤层气临界解吸压力是指解吸与吸附达到平衡时对应的压力，含气饱和度是煤层含气量与总容气能力的比值。加热脱气和粉碎脱气是煤层气的提取方法。煤层顶底板是煤储层的第一道封堵屏障，其岩石类型包括碳酸盐岩、砂岩、泥岩、油页岩和砂泥岩互层。

2、深入理解现代地球科学，特别是煤及煤层气地质学的基础理论，包括基础理论知识和实践操作技能。 具备研究煤及煤层气的基本地质特性、矿产形成过程及其分布规律的能力，能够进行综合分析。 掌握一定的实验和测试方法，能运用这些技术进行煤及煤层气资源的研究分析。

3、瓦斯是一种在煤层中自然存在的气体，主要成分是甲烷，它是一种非常规天然气。在未被开采的煤层中，瓦斯被称为煤层气；而在煤矿开采过程中释放的瓦斯则通常被称为瓦斯。 瓦斯具有可燃性，并且能够在一定条件下发生爆炸。其爆炸的范围一般在5%到15%之间。

4、我知道一些关于城市煤层气管道铺设方面的知识，也许对你有用。室内燃气管道的布局安装有哪些要求？室内燃气管道要求外观整齐，便于操作和维修。

煤层气保存

水文地质条件水文地质条件是影响煤层气保存成藏的主要因素之一。煤层气以吸附状态赋存于煤的孔隙中，地层压力通过煤中水分对煤层气起封闭作用。因此，水文地质条件对煤层气保存、运移影响很大，对煤层气的开采也至关重要。

许多常规油气钻井和煤层气井的地层测试资料表明，埋深加大，地层压力随之增高，因此，进一步可以说煤层埋深是煤层气得以保存的必要条件。图3-20 柳林勘查试验区8煤层等温吸附曲线 （三）煤层气藏概念 由上述可知，煤层气的生成、储集和保存有别于常规天然气，这就使两者在成藏条件上有很大差异。

一般说来，煤层气以3种状态存在于煤层之中：①吸附在煤孔隙的内表面上；②以游离态分布于煤的孔隙中，其中大部分存在于各类裂隙之中；③溶解于煤层内的地下水中。在煤化作用过程中生成的气体，首先满足吸附，然后是溶解和游离析出，在一定的温度和压力条件下，这3种状态的气体处于统一的动态平衡体系中。

浅埋区部分厚煤层顶板多以封闭性能极佳的泥岩为主，底板细、粗碎屑岩兼有，顶板的良好封闭性使煤层中的煤层气难以向外逸散，对煤层气的保存有利。 吐哈盆地构造相对简单，构造作用对煤层顶底板的破坏不强，煤层顶、底板完整性较好，有利于煤层气保存；断裂多表现为压扭性，封闭性好，不易使煤层气逸散。

构造圈闭气藏。构造圈闭的煤层气藏在目前的煤层气勘探开发中越来越受到重视，此类气藏一般位于构造的相对高部位，煤层气井高产，而且具有水小气大的特征，对于低煤阶而言，构造圈闭尤为重要，由于低煤阶煤层吸附能力差，游离气占比较大，构造圈闭有利于游离气的保存。 （5）矿化作用封闭气藏。

煤层割理和构造裂隙发育，煤层气产出条件较好 塔里奇组A组、阳霞组B组煤和克孜勒努尔组C组三套煤，以低—中灰分煤为主，煤变质程度中等，有利于割理的形成；受褶皱与断裂作用的影响，煤层构造裂隙发育。因此，本区煤层气产出条件较好。

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