第六章 含气量与控气地质因素
煤层气赋存的两大地质控制因素
第36卷第7期煤炭学报Vol．36No．72011年7月JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETYJuly2011文章编号：0253－9993（2011）07－1129－06煤层气赋存的两大地质控制因素王怀勐1，2，朱炎铭1，2，李伍2，张建胜2，罗跃2（1.中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室，江苏徐州221116；2.中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221116）摘要：探讨了构造演化和水动力条件对煤层气赋存的影响机理，并结合实例分析了河北赵各庄井田的煤层气赋存特征。
研究表明：构造控制着煤层气生成、聚集、产出过程的每一环节；煤层水溶解了部分煤层气，同时控制着煤储层的压力，水的流动将直接影响煤层气的吸附解吸程度。
赵各庄井田现今煤层气的赋存特征主要是构造与水动力条件综合影响的结果，井田构造特征具有明显的分区性：Ⅰ区和Ⅱ区构造较发育，逆冲、压扭性断层对煤层气有很好的封堵作用；Ⅲ区受开平向斜控制，煤层气含量在向斜核部明显较大。
同时，井田水文地质边界条件为封闭或半封闭的，而且由于井田所在的开平向斜北西翼受水力封堵作用影响，煤层气封存条件较好。
关键词：煤层气；赋存；构造演化；水动力条件；开平向斜中图分类号：P618.11文献标志码：A收稿日期：2010－10－25责任编辑：韩晋平基金项目：国家自然科学重点基金资助项目（40730422）；国家基础研究发展计划（973）资助项目（2009CB219605）；国家科技重大专项资助项目（2008ZX05034－04）作者简介：王怀勐（1986—），男，山东泰安人，硕士研究生。
E －mail ：whmcumt@Two major geological control factors of occurrence characteristics of CBMWANG Huai-meng 1，2，ZHU Yan-ming 1，2，LI Wu 2，ZHANG Jian-sheng 2，LUO Yue 2（1.Key Laboratory of Coalbed Methane Resources and Reservoir Formation Process of the Ministry of Education ，China University of Mining and Technology ，Xuzhou 221116，China ；2.School of Resources and Earth Science ，China University of Mining and Technology ，Xuzhou 221116，China ）Abstract ：Studied the impact mechanism of the structural evolution and hydrodynamic conditions ，and analyzed the CBM occurrence characteristics of Zhaogezhuang mine field．The research shows that the structures control CBM pro-duction ，accumulation and output ，water dissolves part of the gas and control the coal pressure ，and the flow of water directly influences the degree of CBM adsorption-desorption．The present CBM characteristics of Zhaogezhuang mine field are the results of combined effects of structures and hydrodynamic conditions ，and the structural characteristics has a clear partition ：the structures develop in the part Ⅰand Ⅱ，where CBM is blocked by thrust faults and compres-sive-torsional faults ；the part Ⅲis controlled by Kaiping syncline ，and the CBM content is much more higher in syn-cline core．Moreover ，there is a closed or semi-enclosed hydrogeological environment in the mine field and a hydraulic-blocking function in the north-west limb of Kaiping syncline ，which benefit for the CBM saving．Key words ：CBM ；occurrence characteristics ；structural evolution ；hydrodynamic conditions ；Kaiping syncline 煤层气是一种自生自储型的非常规天然气，主要以吸附状态赋存于煤层孔隙的表面［1－2］。
煤层含气量主控因素分析和预测方法研究
煤 层 气 测 井 系 列 优 选
微电极测井（可以定性判断煤层的渗透性，注意井眼是否规则，各井 泥浆性能是否一致）
补偿密度测井（确定煤层的埋深及厚度、评价煤质及确定煤层中的夹矸，
汇 报 提 纲
第一部分 煤层含气量的研究目的和意义
第二部分
第三部分 第四部分 第五部分 第六部分
煤层含气量国内外研究现状
测井系列优选和测井响应特征研究 煤层含气量的主控因素分析 煤层含气量预测方法及其优劣性比较 煤层含气量评价存在的问题以及改进方法
四
煤层气含量主控因素分析
煤层含气量影响因素及其含气量分布特征
在等温吸附线方程方面，Kim A.G （1977）利用测井资料计算了煤质工业 组分，再拟合出工业组分中固定碳与挥发分的含量比值与等温吸附方程中压 力和温度的乘法系数之间的关系，从而利用等温吸附方程间接预测煤层含气 量 。Hawkins J.M（1992）等人在 Kim 方程基础上发展了兰氏煤阶方程，该 方法将兰氏常数与煤质工业组分参数结合起来，通过固定碳与挥发分的含量 比值计算兰氏体积和兰氏压力，从而使计算结果更为准确。潘和平等也在兰 氏方程基础上，提出了一种拟合方程预测煤层含气量的方法（潘和平，刘国 强1996）。煤炭科学研究总院（张群，等，2008）推导出新的煤吸附甲烷的 温度-压力综合吸附模型,给出了模型中特征常数的求取方法，并指出该方法比 兰格缪尔等温吸附模型的功能更强，适用范围更宽。
弥补取心、试井及煤心分析这些方面的不足，使煤层气测井评价技术的研究具
有十分重要的意义和非常广阔的应用前景。因此，如何合理选取煤层含气量预 测方法就显得极为重要。据此本人对煤层含气量的影响因素和预测方法进行大 量调研，并做了归纳和整理，同时将各类预测方法优越性进行比较，并指出了 煤层气含量测井评价存在的问题和改进方法。
探究混凝土含气量影响因素
探究混凝土含气量影响因素0、引言混凝土含气量是控制、评价混凝土质量的一项重要指标，混凝土具有适宜的含气量能使其具有良好的工作性能，混凝土的耐久性尤其是抗冻性在很大程度上也与含气量有关。
引气剂是一种能使混凝土在搅拌过程中引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡，从而改善其和易性与耐久性的外加剂。
新拌混凝土欲得到一定的含气量，需在一定的条件下得到引气剂掺用剂量与含气量的关系，将适宜含气量对应的引气剂剂量范围确定下来，从而进行含气量的有效控制。
但是在实际的拌合过程中，很多因素也会对新拌混凝土的含气量有所影响，如水灰比、混凝土级配、砂率、集料、混凝土工作性等多种因素的影响。
本文是通过试验室室内配合比的拌合试验，从混凝土配比参数、混凝土工作性及原材料等方面分析了含气量的影响因素。
1 、试验原材料及内容（1）水泥。
采用Ultra Tech Cement Lanka（Pvt）Ltd公司生产的Ultra Tech OPC42.5N（普通硅酸盐水泥）、Ultra Tech PPC42.5N（低热水泥）、Tokyo cement company （Lanka）PLC生产的Tokyo IV42.5N（低热水泥）。
（2）粉煤灰。
采用Fine Ash（Pvt）Ltd公司生产的Ⅱ级粉煤灰。
（3）骨料。
细骨料为当地河砂、砂石系统生产机制砂。
检测机制砂细度模数2.57、河砂细度模数3.74、河砂：机制砂=1：1时细度模数为3.17。
粗骨料产地为库区石场，质地为花岗岩石，经砂石加工系统破碎至5-16mm、16-31.5mm、31.5-63mm 3级。
本文试验所用配比二级配，小石：中石= 40 ：60，三级配，小石：中石：大石= 30 ：40：30。
（4）外加剂。
FDN-2002高效减水剂、FDN-MTG缓凝高效减水剂、NK引气剂。
（5）拌合用水。
拌合用水采用当地河水。
（6）试验内容。
按DLT5330-2005《水工混凝土配合比设计规程》、DL 352-2006《水工混凝土试验规程》等相关规范，通过试验室室内拌合，讨论研究混凝土配比参数、混凝土工作性及原材料对混凝土拌合物含气量的影响。
煤层气生成及含气量控制因素
表 1 研究区煤层埋藏史和热演化史恢复结果
Tab. 1 Restoration results of the burial history and thermal history about study area coal bed
埋藏阶段
第五阶段 第四阶段
第三阶段 第二阶段 第一阶段
地质时代
N- Q E K J T
文章编号 :1673 - 9469 (2010) 01 - 0081 - 04
煤层气生成及含气量控制因素
沈丽惠1 ,齐俊启2 ,赵志义1 ,徐 飞1 ,乔 军2
(1. 河北工程大学 资源学院 ,河北 邯郸 056038 ;2. 河北省煤田地质局水文队 ,河北 邯郸 056201)
摘要 :利用 EASY %Ro 数值模拟法 ,对峰峰东部矿区 2 号煤煤层热演化史进行模拟及恢复 ,探讨 了峰峰东部矿区 2 号煤煤层气的生成和演化特点 ,认为峰峰东部矿区受构造运动及岩浆活动的 影响 ,经历二次生气阶段 ,早期以区域深成变质作用为主 ,煤中有机质在深成变质作用下发生一 次生气 ;晚期受岩浆活动的影响 ,促使该区的煤层进一步变质及煤层气第二次生成 。在此基础 上分析了研究区含气性及含气性的主要控制因素 ,包括煤储层顶底板岩性 、分布特征 、地质构 造 、岩浆侵入及水文地质条件等引起本区煤层甲烷含量在平面及剖面上分布的不均一性 。 关键词 :峰峰东部矿区 ;煤层气 ;含气量 ;控制因素 中图分类号 : P618. 11 文献标识码 :A
Abstract : The numerical simulation method by EASY % Ro is used to simulate and reiterate the thermal evolution history of the No. 2 coal mine in eastern Fengfeng , and the characteristics of the coal’s genera2 tion and evolution are discussed. The coal mine in eastern Fengfeng , which is influenced by the structure movement and the magmatic activity , is thought to experience two stages that the gas generated. In the ear2 ly stage , it is mainly affected by the region plutonic metamorphism , and the organic matter of the coal is generated gas under the plutonic metamorphism function ; while in the late stage , it is influenced by the magmatic activity , and the coal seam in the area is further deteriorated , then coal - seam gas is generated again. Accordingly , gas - bearing property and its major control factors in the research area are analyzed , such as the lithology of the coal reservoir roof and floor , the characteristics of the distribution , the geologic structure , the magmatic intrusion and the hydrogeological conditions and so on , which lead to uneven dis2 tribution of the methane content of the coal - seam in the plane and the section planes. Key words :mining area of eastern Fengfeng ; coal - bed gas ; gas content ; controlling factors
第六章 含气量与控气地质因素
二者的差异：解吸时间、温度、阶段
18000 16000 14000
解吸累计体积(ml)
12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 -2000 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 解吸时间平方根(min 1/2 ) 取前10个点推算逸散气量为524.87ml r =0.999 损失时间:9min
二、采动影响区煤层含气量预测
煤矿井巷开拓和煤炭生产改变了煤层的地应力场、流体压力 场，打破了煤层内游离气、吸附气和水溶气之间的动态平衡关 系。采动影响区内煤层的含气量、透气性、储层压力等均呈现 出动态变化特征。
1、本煤层采动影响区
压力 /MPa
3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0 5 10 15 20 距暴露煤壁的距离 /m t =5d, P 0 =3.80MPa K =5.06× -18 m2 10 y = 0.3805Ln(x ) + 1.694 r = 0.96
邻近层瓦斯抽放率 /% 40 50 60 70
80
90
100
y = -40.19Ln(x ) - 157.62 r = 0.95
3）煤炭资源残留区
占体积和相同条件下理想气体所占体积之比）。 是压力和温度的函数，即Z＝Z（P，T），可查表得到 。
3、吸附气 吸附气可由等温吸附实验来模拟（见前一章）。
第二节 煤储层围岩物性及封盖能力
一、煤储层顶底板的岩石类型
煤层顶底板是封堵煤层气的第一道屏障，是煤储层围岩组 合中最重要的岩层。其主要岩石类型有碳酸盐岩、砂岩、泥岩、 油页岩及砂泥岩互层组合。
煤层气地质学考试重点(经典)
第一章绪论1、天然气：（广义）所谓天然气是指自然界一切天然生成的气体。
（狭义）目前仅限于地壳上部存在的各种天然气体，包括烃类气体和非烃类气体。
性评2、天然气的来源机制，可分为无机成因气和有机成因气。
天然气的成因分类可分为4种：生物成因气（细菌气）、油型气（油成气）、煤型气（煤成气）、无机成因气。
3、煤型气（煤成气）:指煤系有机质(包括煤层和煤系地层中的分散有机质)在变质过程中(即热演化)形成的天然气，也称煤成气。
包括煤系气与煤层气两类。
煤系气：是指从生气母岩（煤系地层及煤层）中运移出来聚集在储集层中甚至形成气藏的煤型气，一般均经过较大规模运移。
属常规天然气。
❤煤层气：是指赋存于煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体。
属非常规天然气范畴。
（也称煤层吸附气、煤层甲烷或煤层瓦斯。
）4、三重国家需求：资源利用/矿山安全/环保5、全国累计探明面积777km2，探明储量1343亿m3，可采储量621亿m3，初步探明374亿m3。
❤6、我国煤层气研究开发存在的主要问题：①预测理论亟待完善。
②产能预测技术有待解决。
③开发工艺亟待突破。
④投入严重不足。
⑤煤层气基础设施建设不完善。
7、我国煤层气资源存在低压、低渗、低饱和的“三低”现象以及地质变动的特殊性。
我国煤储层的特点和难点：地史复杂、类型多样、改造强烈；低孔、低渗、低相渗、低压、高非均质性。
第二章煤层气的物质组成、性质和利用❤1、煤层气有两种基本成因类型：生物成因和热成因。
生物成因气：各类微生物经过一系列复杂作用过程导致有机质发生降解而形成的。
热成因气：指随着煤化作用的进行，伴随温度升高、煤分子结构与成分的变化而形成的烃类气体。
2、生物成因气阶段：①早期生物气（泥炭~褐煤阶段，Ro,max<0.5%）②热解型煤层气（褐煤~瘦煤阶段，Ro,max0.5~2.0%）以含氧官能团的断裂为主③裂解型煤层气（瘦煤~二号无烟煤，2.0%<Ro,max<3.7%）主要以裂解的方式及芳香核缩合为主④次生生物成因煤层气（褐煤~焦煤，0.3%<Ro,max<1.5%）3、在含煤盆地中，次生生物作用活跃并影响气体成分的深度间隔称作蚀变带，一般位于盆地边沿或中浅部；不发生蚀变的气体一般位于盆地深部，称为原始气带。
煤层含气量与埋深关系异常及其地质控制因素
摘 要： 采用地质因素排除法，对云南老厂四勘区煤层含气量与埋深关系在 580 ～ 750 m 埋深段出
现递减的“异常”现象的地质原因进行了分析。研究发现，区内主要次级背斜轴部与局部地温异常
区段在空间上叠合。研究区煤层含气量与埋深之间关系尽管受到次级褶曲的影响，但单纯的次级
构造因素不可能控制这一“异常”的发育； 上述叠合因素使得煤饱和吸附量的“临界深度”相对变
具体而言煤层含气量的高低从微观来说与煤物质组成孔隙结构煤级甚至煤层厚度等有关从宏观来看受地层压力地层温度及顶底板封闭性的控制这些因素又与煤层埋藏深度地温场特征以及构造样式和构造部位煤层与其顶底板之间的沉积组合水文地质条件甚至煤层厚度等因素密切相关四勘区煤层含气量与煤层埋深的关系fig
第 35 卷第 7 期 2010 年 7 月
2 煤层含气量与埋深之间的异常关系及初步 讨论
正常情 况 下，煤 层 埋 深 增 大，煤 层 含 气 量 呈“单 调函数”增高。然而，笔者分析 40 余件煤 芯 解 吸 数
图 2 四勘区地温梯度及 9 号煤层埋深等值线 Fig. 2 Relationship of geothermal gradient to buried depth of No. 9 coal seam in the fourth exploration area
换言之，研究区煤层自身的上述性质均与埋藏深 度无关，不是造成煤层含气量与埋深之间异常关系的 控制因素。
能力没有明显差异。地层压力与水文地质条件的结 合，往往对煤储层压力具有控制作用［6 － 8］。据钻孔抽 水试验资料： 煤层埋深加大，3 层主煤层上覆水头高 度分别具有增大的趋势； 煤层上覆水头高度加大，不 同煤层其含气量分布趋势各异，9 号煤层含气量趋于 增大，而 13 号和 19 号煤层含气量区域减小（ 图 5） 。 这一关系显示： 一方面，研究区不同含煤段之间水力 联系相对较 弱，可 能 导 致“独 立 叠 置 含 煤 层 气 系 统 ” 的发育［8］； 另一方面，区内水文地质条件尽管对煤层 含气量高低具有一定影响，但并非决定性地质条件， 即应存在其他更为重要的影响因素。
邓志宇-沁水盆地沁源地区煤层含气量分布规律及控气地质因素分析
水体中煤岩类型的差异。因此，利用不同成煤环境中易生成煤岩类型可以用来判断煤相特征。
根据尚冠雄（1997）等对华北地台煤相的研究表明，石炭-二叠纪时期沁水盆地中南部的主
要泥炭沼泽类型主要为较深覆水森林沼泽、覆水森林沼泽和湿地森林沼泽相为主的聚煤环境
组合特征，并以覆水森林沼泽和湿地沼泽相为主要发育煤相[4]。本区出现的煤相类型均属于
沁水盆地沁源地区煤层含气量分布规律及控气 地质因素分析
邓志宇 刘羽欣 王 力 王春东 王利娜
（中联煤层气有限责任公司晋城分公司，山西 048000）
摘要：沁源地区主力煤层含气量平面上分布差异性大，整体具有“西低东高”的分布特征。进
一步加强煤岩储层及地质特征的研究，寻找主力煤层富气条件的主要影响因素，对于本区煤
（a）2 号煤层
（b）（9+10）号煤层
图 5 沁源地区主要目的煤层埋深与含气量关系图
3.3 煤厚影响
煤层厚度及其变化对含气量有较大影响，表现在煤层厚度直接影响煤层气的生成量，同
时厚煤带可以为煤层气提供良好的储集场所。在同一构造稳定区域，煤层含气量一般会随着
煤层厚度而呈现明显的正相关变化。
沁源地区 2 号煤层厚度在 3.1～6.9m 之间，平均为 4.6m，一般不含夹矸，局部含一层
褶皱控气主要体现在煤层的倾斜程度以及应力状态变化造成的不同部位煤储层压力的 差异。背斜构造两翼以及中和面以下的压应力利于煤层气的聚集，而在顶板封盖条件较好时， 中和面以上也会运移聚集游离气，从而呈现高含气性。向斜构造的两翼以及中和面以上也表 现出明显的压应力，是煤层气聚集的有利部位[3]（图 4）。沁源地区整体形态为一近南北走向 宽缓单斜构造，受断层控制其单斜构造背景上次一级褶皱较为发育，这些次级褶皱起伏规模 不一，从几十米到数百米，轴向多为北北东、北北西，少量为近东西向。依据该区主断裂特 征及构造形态自西向东可划分为西部挤压构造带、中部宽缓背斜带、东部凹槽带三个构造单 元，西部挤压构造带地层隆起幅度高、煤层埋深浅，中部宽缓背斜带北部构造平缓，发育低 幅度大型背斜圈闭，对煤层气聚集保存较为有利。沁源地区所在的聚煤聚气盆地-沁水盆地 即是一个 NNE 向的复式向斜盆地，同时本区 2 号煤层东南部的高含气量区位于东部凹槽带 复合向斜的翼部。
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1、含气梯度法
（1）同一构造单元中已有浅部勘探区含气性资料的深部地区；
（2）煤级受埋深控制，煤级相当或变幅较小；
（3）勘探区含气性资料较为丰富，含气梯度明显或埋深与煤层气 含量关系离散性较小；
（4）适用深度：止深在甲烷风氧化带下500~700米（前苏联）； 800~900米（英国）； 古地表起算垂深800~ 1000米（张新民，1991） 傅雪海（1995）等研究表明煤层气含量止深受煤 变质作用的方式和煤变质作用程度的影响。
浓度封闭 围岩本身的生烃强度能阻止煤层气的扩散作用
第三节 控气地质因素
1 、 煤化程度
不同煤类的产气量和吸附能力 煤类 褐煤 长焰煤 气煤 生气量m3/t 38~68 138~168 182~212 吸附能力m3/t <8 8~9 9~11
肥煤 瘦煤
焦煤 贫煤 无烟煤
199~230 257~287
水力封堵控气作用
勇 士 盆 地 煤 储 层 水 矿 化 度 分 布 平 面 图
束缚水封闭型
山西组含水层
大宁－潘庄－樊庄 阳城北
7、历史演化
煤层有机 质 生 气
垂 向 扩散散失
垂向盖层 突破散失
断层割理 渗流散失
第四节
煤层含气量预测方法
一、原位煤层含气量预测
预测方法有含气梯度法、压力－吸附曲线法、煤质－灰 分－含气量类比法、测井曲线法、地质条件综合分析法等。
煤层 上覆地层 下伏地层 成藏富集区
hw
1）水力运移逸散控气作用； 2）水力封堵控气作用
3）水力封闭控气作用；
水力封堵控气作用
粉河盆地
Fort Union组煤层是区域含水层，东缘露头为补给区，向西部（深部） 径流，盆地中心（煤层深部）形成承压水条件，具有超压含水层。 煤层气单井产量平均5660m3/d，最高10万m3/d，产水量30-150 m3/d
min) C Qt (m3 /m2 ·
d) C Qt (m3 /m2 ·
8.0 6.0 掘进巷道 4.0 2.0 0.0
工作面
120
180
240
300
（1+t）/min
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 （1+t）/d
暴露煤壁瓦斯涌出系数与时间的关系（据包剑影等，1996）
90
100
2、邻近层采动影响区
上邻近层离开采层距离 /m
100 90 80 70 60 50 40 30 20 y = -53.48Ln(x ) + 275.01 r = 0.93
下下 邻邻 近近 层层 距距 开开 采采 层层 距距 离 离
10 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 20 30
矿化度=100mg/ml
18 21 24 27 30 33
MPa
甲烷溶解度(m 3 甲烷/m 3 水)
2、游离气
VPT0 Vg P0TZ
P0 、Vg、T0—标准状态下游离气压力、体积和绝对温度； P 、V、T—储层状态下游离气压力、游离气体积和绝对 温度 ；
Z－气体压缩因子（在给定温度、压力条件下，真实气体所
3）瓦斯压力测试法
据实测瓦斯卸压带内煤中某点的原始瓦斯压力和不同时间的残 余瓦斯压力，由朗缪尔方程计算原始瓦斯含量和残余瓦斯含量 。
15
1 0.9 0.8
1 2 3 4 6
3
) t / m1 0 ( ¿ Á ¬ º ¹ Ë ß Í Ä µ º 5 Ã
排 放效率 /%
0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 1 0 0 5 10 15 20 距巷道壁 的距离 /m 5 6 2 3 4
图4-52
二、围岩的封盖能力
围岩封盖能力与围岩的岩性、韧性、厚度、连续性及埋深有 关。从岩性来说，由砂岩、碳酸盐岩、砂泥岩互层组合、泥岩、 煤层到油页岩，其封盖能力依次增强。
三、围岩的封闭机理
表 4-4 围岩的封闭类型 （转引自庞雄奇等，1993） 封盖类型 薄膜封闭 毛细管压力封闭 水力封闭 孔隙流体压力和毛细管压力封闭 压力封闭 厚层泥岩欠压实造成流体排出不畅，导致地层压力异常 增高 封盖机理 围岩类型 泥岩、油页岩、部分致密灰岩和砂岩 含水泥岩、含液态烃油页岩 巨厚泥岩 油页岩、碳质泥岩
二者的差异：解吸时间、温度、阶段
18000 16000 14000
解吸累计体积(ml)
12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 -2000 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 解吸时间平方根(min 1/2 ) 取前10个点推算逸散气量为524.87ml r =0.999 损失时间:9min
煤层在组合 封盖能力 中的位置
浅海— 障壁海岸
中部或上部 完整，强
浅海—无 台地相→泻湖或潮坪相→沼泽相 障壁海岸 →泥炭沼泽相→台地相 前三角洲相→三角洲前缘相→三 三 角 洲 角洲平原相 （分流河道相/沼泽相/ 泥炭沼泽相/分流河道相） 河床相→河漫相→泥炭沼泽相→ 河流 沼泽相 河床相→河漫相→泥炭→沼泽相 →河床相 滨湖三角洲或浅湖或滨湖相→沼 湖泊 泽相→泥炭沼泽相→沼泽相或深 湖相 冲 积 扇 扇顶相→扇中相→扇尾相
三、相态含气量
1、溶解气
2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 100 200 300 400 500 矿化度（mg/ml）
压力2MP a，温度20℃ 压力6MP a，温度30℃ 压力10MP a，温度40℃ 压力14MP a，温度50℃ 压力18MP a，温度60℃ 压力22MP a，温度70℃ 压力26MP a，温度80℃
3、煤级－灰分－含气量类比法
煤层含气量受煤级和煤岩组分、灰分等控制。因此，应
用该方法的前提条件是预测区煤级、煤岩特征与参照区可以
类比。
4、测井响应拟合煤层气含量
测井响应拟合煤层气含量的工作步骤依次为数据采集、 预处理、逐步回归分析、建立数学模型、进行质量检验。若 效果显著，就可以利用该数学模型对有测井曲线而无煤层气 含量的钻孔进行煤层含气性预测。
2、解吸气量
指煤样置于解吸罐中在正常大气压和储层温度下，自然脱
出的煤层气量。终止于一周内平均解吸气量小于10ml/d或在一 周内每克样品的解吸量平均小于0.05ml/d。
3、残留气量
指充分解吸结束后残留在煤样中的煤层气量。
二、中国的解吸法
1、损失气量（V1）
2、现场2h解吸量（V2）
3、真空加热脱气量（V3） 4、粉碎脱气量（V4）
占体积和相同条件下理想气体所占体积之比）。 是压力和温度的函数，即Z＝Z（P，T），可查表得到 。
3、吸附气 吸附气可由等温吸附实验来模拟（见前一章）。
第二节 煤储层围岩物性及封盖能力
一、煤储层顶底板的岩石类型
煤层顶底板是封堵煤层气的第一道屏障，是煤储层围岩组 合中最重要的岩层。其主要岩石类型有碳酸盐岩、砂岩、泥岩、 油页岩及砂泥岩互层组合。
第四章 煤储层 含气特征及控气地质因素
第一节 煤储层含气量的组成 第二节 煤储层围岩物性及封盖能力 第三节 控气地质因素
第四节 煤层含气性的预测方法
第一节 煤储层含气量的组成
一、美国矿业局（USBM）的直接法
1、逸散气量
指从钻头钻至煤层到煤样放入解吸罐以前自然析出的天然 气量。逸散气的体积取决于钻孔揭露煤层到把煤样密封于解吸 罐的时间、煤的物理特性、钻井液特性、水饱和度和游离态气 体含量。
5、地质条件综合分析法
通过对预测区煤层赋存特征、地质构造演化历史及煤层埋
藏－热演化－生烃－保存历史分析，确定煤的变质方式和煤
的变质程度，进而预测其含气性。 从广义上讲，所有的地质预测方法都包含着一定程度的综
合地质分析，不同方法之间存在着一些不可分离的相辅相成
的关系。因此，在对同一地区煤层含气性分析预测中，往往 是以某种方法为主的多种方法综合预测。
VL,daf／m3 .t -1
其关系可由等温吸 附实验得到，理论 吸附量可以由朗格 缪尔方程求得 。
40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 1 2
y 2= -6.5863x + 61.122 r = 0.97
y 1 = 7.9593x + 3.9913 r = 0.89 3 5 6 Ro，max／％ 4 7 8 9
5
0
5
10
15
20
距暴露煤 壁的 距离 ( m)
采动影响区内煤层瓦斯含量和排放率与时间和距暴露煤壁距离的关系 1— 迎头掘过后6h；2—迎头掘过后4d；3—迎头掘过后10d； 4—迎头掘过后15d；5—迎头掘过后55d；6—迎头掘过后155d（稳定）
0 120 110
10
20
30
40
50
60
70
80
240~270 295~330 346~422
11~14 14~18
18~20 20~24 24~36
2、 煤岩组分
100
生气量
显微组分含量／％
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 V L ， daf ／ m 3 t -1 （变）镜质组 （变）惰质组 多项式 (（变）镜质组) 多项式 (（变）惰质组)
邻近层瓦斯抽放率 /% 40 50 60 70
80
90
100
y = -40.19Ln(x ) - 157.62 r = 0.95
3）煤炭资源残留区
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 600
t Qad / m3·-1