浅析影响煤层气藏形成和保存的因素
简述煤层气的赋存及开采机理
简述煤层气的赋存及开采机理煤层气是一种以煤层作为富集和储存层的天然气资源。
它与石油和天然气一样，属于化石燃料的一种，具有高热值、清洁环保等特点，被广泛应用于工业、民用和交通等领域。
煤层气的赋存和开采机理涉及到地质学、煤学、岩石力学等多个学科，下面将从煤层气的赋存状态和开采过程两个方面进行简述。
一、煤层气的赋存状态煤层气主要以吸附气和游离气的形式存在于煤层中。
吸附气是指煤层中气体分子与煤质表面发生物理吸附作用形成的气体，它主要存在于孔隙中和煤质表面的微孔中。
游离气是指煤层中气体分子不与煤质发生吸附作用，直接存在于煤体的裂隙中。
煤层中的孔隙主要包括微孔、裂隙和堆积孔隙等，其中微孔是煤层气主要的储存空间。
煤层气的赋存状态与煤质、煤层厚度、地下温度和地下压力等因素密切相关。
二、煤层气的开采过程煤层气的开采过程主要包括勘探、开发、生产和利用四个阶段。
1. 勘探阶段勘探是确定煤层气资源储量和分布的阶段。
通过地质勘探、地球物理勘探和钻探等手段，获取煤层气地质储层参数和地下地质构造信息，以确定适宜的开采地点和开采方式。
2. 开发阶段开发是指利用各种开采技术将地下的煤层气资源转化为可利用的气体。
常见的开发技术包括水平井钻探、压裂和抽采等。
水平井钻探是将钻井技术与井筒完井技术相结合，钻设水平井以提高开采效率。
压裂是指通过注入高压液体将煤层裂缝扩展，以增大气体流动通道。
抽采是通过抽取地下水和降低地下压力，从而促使煤层气向井筒中流动。
3. 生产阶段生产是指煤层气从地下储层中抽采到地面，并进行处理、净化和输送的过程。
煤层气经过地面的分离、除水、脱硫和除尘等工艺处理后，可以供应给工业、民用和交通等领域使用。
4. 利用阶段利用是指将生产的煤层气应用于各个领域。
煤层气可以作为燃料供应给发电厂、工业企业和居民用户使用，也可以作为替代燃料用于交通运输。
煤层气的赋存及开采机理是一个复杂而系统的过程，涉及到多个学科的知识。
通过深入研究煤层气的赋存规律和开采技术，可以有效开发和利用煤层气资源，实现能源的可持续利用。
煤层气成藏机理分析
• 举例：新田井田煤岩监定结果：区内煤的 微观煤岩类型，均为微惰镜煤，煤的有机 总量占71.19-88.65%, 一般在81-88%之间。 镜质组占有机显微组分的80.61-87.82%, 平 均84.24%。煤岩有机显微组分含量中镜质 组含量高，煤层生气潜力大。
• 5、热动力条件好，有利于煤层气的大量生 成。煤岩热演化生气与温度条件密切相关。
三、煤层气保气条件
• 1、良好的封闭条件 • 2、构造运动 • 3、地下水动力条件
1、封闭条件
良好的封闭条件才能使煤层气得以保存，封闭层对 于煤层气藏的作用主要是维持吸附与解吸的平衡， 减少游离气的逸散和减弱交替地层水的影响。上覆 岩层是超致密层，具有良好的毛细封闭能力，气体 扩散运移速度是相当缓慢的。上覆岩层是渗透层， 排替压力很小，扩散运移快，气体则会向砂岩中运 移，再加之水动力的影响，煤中吸附气也会从基质 中解吸出来转移到渗透层中去。上覆岩层是具有生 气能力强的烃源岩，则会阻止煤层甲烷气向上逸散。 总之，盖层的质量越好，封闭能力越强，煤层气逸 散很慢；盖层差，失去毛细封闭能力，气体逸散速 度快。
2、构造运动
地壳的升降运动可以改变地层的温压条件， 打破煤层中原有的平衡条件，使吸附气与 游离气相互转化，从而影响煤层气的保存， 断裂运动会使地层发生断裂，断裂对于常 规天然气藏无疑会成为油气散失的通道， 岩浆活动及其它热运动也会改变煤层气的 平衡条件，从而影响煤层气的保存条件。
3、地下水动力条件
• 2 、地质沉积环境。国内外煤层气勘探与研 究表明在海陆交互沉积中形成的煤层生气 潜力大，有利于煤层气气藏的形成。 • 3 、煤层情况。 煤层气是伴随煤炭形成而 产生的一种清洁、高效的非常规天然气资 源。一般来说，煤层厚度大，分布稳定是 煤层气成藏的物质基础。
第三章-煤层气的成因分析
1
煤是成分与结构十分复杂的固体化石燃料，也是烃 类气体的源岩和储集层。在成煤作用的泥炭化作用阶段、 成岩作用和变质作用阶段以及后期煤层抬升阶段，在微 生物、温度、压力的作用下，伴随煤（或泥炭）成分与 结构的变化，都有烃类气体的形成。而不同阶段、不同 成因类型的烃类气体具有不同的成分与同位素特征。
成因类型
示踪指标
同位素组成 δ13C1(PDB), δDCHa(SMOW)
生物 成因
原生生物成因气 次生生物成因气
δ13C1<-55‰ δ13C1<-55‰ δD1:-250～-150‰
组分比值 C1/C1-5>0.95 C1/C1-5>0.95 CO2含量极低
热降 解气
有机 成因
热成 因
原生热成 因
CH4/C2H6=1000 CO2 含量<5%
相对富含重烃气 贫或无重烃气， 且以乙烷为住
Ro<0.3 0.3-1.5 Ro>0.5 0.76-3.11
次生生物气生成的条件： 煤层埋藏并煤化到褐煤 或较 高煤级 ；区 域隆 起 或 抬升；适宜的煤层渗透 性；沿盆地边缘有流水回 灌到 盆地煤 层 中；可 获 得 细菌并朝煤层方向运输 热成因气的生成分成早 期和主要期两个阶段
受微生物的 CO2 还原生 成
d13C1 值与源岩 Ro 值呈正 相关关系 d13C1 值不随源岩 Ro 值增 大而变重
澳大利亚 Sydney 和 Bowen 盆
地
位这 素些 组分 成类 和主 煤要 阶依 。据
煤 层 气 的 组 分 组 成 和 甲 烷 碳 、 氢 同
16
煤层气成因可分为两大类：有机成因和无机成因
二、煤的化学结构与双组分模式
国内煤层气赋存规律的影响因素分析
国内煤层气赋存规律的影响因素分析摘要：本文主要通过讨论我国煤层气生成及含量的影响因素、煤层气保存的条件、煤层气在煤储层中赋存的方式，从而分析国内煤层气赋存规律的影响因素。
关键词：煤层气赋存方式含气量保存条件0 引言煤层气（cbm）是以自生自储式为主的非常规天然气，它主要贮存于煤层及其邻近岩层之中。
我国是煤炭资源大国，煤层气资源也极为丰富，近几年随着对煤层气研究的日益深入，煤层气开发和利用具有远大前景。
据测算，埋深小于2000m的煤层气资源量为31.46万亿m3，与陆上常规天然气资源量相当，并与其在区域分布上形成良好的资源互补。
因而通过探讨煤层气赋存的有利条件及不利条件，从而得出煤层气赋存的评价方法，对我国煤层气勘探开发及有利区块的选定具有重要的意义。
1 煤层气的赋存方式煤层气以三种状态存在于煤层之中：溶解状态，溶解于煤层内的地下水中；游离状态，其中大部分存在于各类裂隙之中，以游离态分布于煤的孔隙中；吸附状态，吸附在煤孔隙的内表面上。
溶解状态甲烷含量较少，一般以游离态和吸附态甲烷为主。
1.1 吸附状态煤层气煤层与常规天然气储层的不同主要表现在，大多数的气体都是以吸附的方式在煤层中储存的。
测算结果表明，吸附状态的气在煤中气体总量中大约占到的0%～95%还多，具体比例需要看煤的变质程度，埋藏深度等方面的影响。
由于煤是一种多孔介质，煤中的孔隙大部分为直径小于50nm的微孔，因而使煤具有很大的内表面积，（据测定，1g无烟煤微孔隙的总面积可达200m2之多，超过一般孔隙的2000倍）气体分子产生很大的表面吸引力，所以具有很强的储气能力。
在我国，中、高变质程度的烟煤和无烟煤中实测煤层气含量（干燥无灰基）比低变质褐煤要高的多。
煤中吸附气含量，可以用直接法通过煤样解吸试验得到，也可以用间接法通过langmuir方程计算求得。
其中：p—气体压力kg/cm2）；a—实验温度下最大吸附量（cm3/g·可燃物）；b—取决于实验温度及煤质的系数（kg/cm2）-1；煤吸附煤层气（甲烷）的能力与多种因素有关，主要有以下几个方面：①一般情况下，随着煤变质程度的提高，其吸附气的能力逐渐增加。
中国煤层气富集成藏规律
中国煤层气富集成藏规律
中国煤层气富集成藏规律是指煤层气在地质环境下形成富集和保存的规律。
煤层气是一种天然气，在煤炭矿井中富集而成，是一种重要的能源资源。
煤层气的形成、富集和保存受到地质构造、煤层特性、气体来源和运移等因素的控制。
根据中国煤层气资源的分布特点，可以将中国的煤层气富集成藏规律分为以下几个方面：
一、地质构造控制法则：地质构造是煤层气形成、富集和保存的重要因素之一。
在中国煤层气资源的分布中，大部分都分布在古近系地层，随着地质历史的演化和构造变化，煤层气的富集和保存也受到了不同的控制。
比如，华北地区的煤层气主要富集在向阳坡和背风坡的下部，沿断裂带较为富集；而川西南地区的煤层气则主要分布在下凹区和向东倾斜的断块带内。
二、煤层特性控制法则：煤层物性是影响煤层气形成、富集和保存的重要因素之一，包括孔隙度、渗透率等。
不同类型的煤层气田，其物性特点亦不尽相同。
例如，北部地区的煤层气孔隙度较大、渗透性较强，而华南地区的煤层气则相对较为粘稠，导致开采难度较大。
三、气源和运移控制法则：煤层气的气源主要来自于煤层中的天然气、生物气等，在煤层中运移和富集后形成煤层气。
不同气源的煤层气，其成藏规律也有所不同。
例如，华北地区的煤层气以天然气为主，成藏主要受到气源控制；而四川盆地的煤层气以生物气为主，成藏主要受到热演化和构造运动的控制。
以上是中国煤层气富集成藏规律的一些基本介绍，其中的细节和相关数据还需要根据实际情况进行研究和分析。
浅谈煤层气藏保存条件
浅谈煤层气藏保存条件【摘要】煤层气是一种重要的非常规天然气资源，其保存条件影响着煤层气资源的利用和开发。
本文首先介绍了煤层气的定义和重要性，然后详细阐述了煤层气生成的条件、保存的主要控制因素、富集机制、气体运移方式以及煤层气的吸附特性。
结论部分讨论了煤层气藏保存条件的综合影响、煤层气开发的前景以及煤层气资源的可持续利用。
通过全面了解煤层气的保存条件，可以更好地实现煤层气资源的有效开发和利用，推动我国煤层气产业的健康发展。
【关键词】煤层气藏、保存条件、生成条件、主要控制因素、富集机制、气体运移方式、吸附特性、综合影响、开发前景、可持续利用。
1. 引言1.1 煤层气藏的定义煤层气是指在煤层中自然形成的一种天然气，主要成分是甲烷，同时还含有少量的乙烷、丙烷等烃类气体。
煤层气是一种非常珍贵的清洁能源，具有良好的环保性和经济性，对于缓解能源危机、改善能源结构、保护环境具有重要意义。
煤层气是在地质年代沉积而成的煤层中富集的天然气，是在地质作用过程中形成的。
煤层气的形成需要具备一定的地质、地球化学和物力学条件。
煤层气的形成与煤层的地层特征密切相关，煤层气藏是固体、液体和气体共存的复合相态体系。
煤层气在地质地球化学条件下，形成的气态烃类，在煤层中的密集程度大于地表的任何矿物质，具有较强的吸附能力和孔隙介质吸气能力。
浅谈煤层气藏保存条件的研究，是推动中国煤层气资源科学开发和普遍利用的必然要求。
1.2 煤层气藏的重要性煤层气是一种天然气资源，是煤炭中固定的天然气，在过去被视为煤炭开采的附属资源，而现在煤层气已经成为独立的能源资源。
煤层气不仅是一种清洁能源，而且也是一种可以替代传统能源的重要资源。
随着全球能源需求的增加，煤层气的重要性日益凸显。
煤层气在环境保护方面具有巨大优势，因为燃烧煤层气产生的二氧化碳排放量比燃烧煤炭要少很多。
煤层气开发可以减少对传统能源资源的依赖，降低能源供给的不稳定性，提高国家能源安全水平。
在经济方面，煤层气的开发利用可以刺激当地经济发展，提高当地居民的生活水平。
国内煤层气赋存规律的影响因素分析
２５１ 倾斜 构造 。 ．． 在其 它条 件近 似 ， 层 围岩封 闭条件 大。 反 ， 煤 相 在构造 抬 升 的情况 下 ， 效地层 厚度 不再 是原 来 有
较 好 的情 况 下 ， 一般 倾 角平 缓 的煤层 所 含 的煤层 气 量较倾 那样 厚 ， 致煤 层 气 的散 失 ， 导 如徐 州 、 山东等 地 一些煤 田的 角 陡 的煤 层 要大 。 这是 因为前者 的煤层 气运 移 路 线长 ， 煤 层埋 藏过 浅 ， 所 煤层气 保存 量甚 微 。 受 阻力 大 ， 气体 运移 难 。 ３３２ 断裂构 造。断裂构造 的影 响是多 方面 的 ， ．＿ 特别 是 ２５２ 褶 曲构造 。 一般 巷道 中 的小型 褶 曲对煤 层气 含 断裂类型 ， ．。 不仅对煤 层 的完整性 和煤层 的封 闭条件 ， 而且 对 量 影 响不 大 ， 影 响 的主要 是大 、 有 中型 褶 曲。 区域 构造来 煤体 结构 、 微特征和 煤 的孔 渗性均 有不 同程 度的影 响。 从 显 正断层一般 为开 放型 ， 闭性较差 ： 断层 多属压性 、 封 逆 压 看 ， 密褶 皱 地 区往 往煤 层气 含 量高 。矿 区规 模 的 大型 向 紧 封 煤层 甲烷 大量解 斜 相 对 埋 藏 深度 大 ， 型背 斜相 对埋 藏 浅 ， 种 差 异 对 煤 扭性 ， 闭性 能好。 断层面 附近 为低压 区 ， 大 这
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浅析影响煤层气藏形成和保存的因素
浅析影响煤层气藏形成和保存的因素摘要:煤层气已成为一种新兴的非常规天然气资源。
煤层气是成煤物质在煤化过程中生成并储集于煤层中的气体,本文主要论述了影响煤层气藏形成和保存的诸多因素,对煤层气的勘探开发和合理利用都具有重要的指导意义。
关键词:煤层气形成保存煤层气俗称“瓦斯”,其主要成份为高纯度甲烷,是近二十年在世界上崛起的新型能源,其资源总量与常规天然气相当。
煤炭开采中排出的大量煤层气作为一种新型能源,具有独特的优势,是优化一次能源结构的重要组成部分,是优质的能源和基础化工原料。
1 煤层气的成因类型与形成机理植物体埋藏后,经过微生物的生物化学作用转化为泥炭(泥炭化作用阶段),泥炭又经历以物理化学作用为主的地质作用,向褐煤、烟煤和无烟煤转化(煤化作用阶段)。
在煤化作用过程中,成煤物质发生了复杂的物理化学变化,挥发份含量和含水量减少,发热量和固定碳的含量增加,同时也生成了以甲烷为主的气体。
煤体由褐煤转化为烟煤的过程,每吨煤伴随有280～350m3(甚至更多)的甲烷及100～150m3的二氧化碳析出。
泥炭在煤化作用过程中,通过两个过程,即生物成因过程和热成因过程而生成气体。
生成的气体分别称为生物成因气和热成因气。
1.1生物成因气生物成因气是指在相对低的温度(一般小于50℃)条件下,通过细菌的参与或作用,在煤层中生成的以甲烷为主并含少量其它成分的气体。
生物成因气的生成有两种机制,即二氧化碳的还原作用和有机酸(一般为乙酸)的发酵作用。
尽管两种作用都在近地表环境中进行,但根据组分研究,大部分古代聚集的生物气可能来自二氧化碳的还原作用。
煤层中生成大量生物成因气的有利条件是:大量有机质的快速沉积、充裕的孔隙空间、低温和高pH值的缺氧环境。
按照生气时间和母质以及地质条件的不同,生物成因气有原生生物成因气和次生生物成因气两种类型,两者在成因上无本质差别。
1.1.1原生生物成因气原生生物成因气是在煤化作用阶段早期,泥炭沼泽环境中的低变质煤(泥炭到亚烟煤)经细菌等有机质分解等一系列复杂过程所生成的气体。
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浅析影响煤层气藏形成和保存的因素
摘要:煤层气已成为一种新兴的非常规天然气资源。
煤层气是成煤物质在煤化过程中生成并储集于煤层中的气体,本文主要论述了影响煤层气藏形成和保存的诸多因素,对煤层气的勘探开发和合理利用都具有重要的指导意义。
关键词:煤层气形成保存
煤层气俗称“瓦斯”,其主要成份为高纯度甲烷,是近二十年在世界上崛起的新型能源,其资源总量与常规天然气相当。
煤炭开采中排出的大量煤层气作为一种新型能源,具有独特的优势,是优化一次能源结构的重要组成部分,是优质的能源和基础化工原料。
1 煤层气的成因类型与形成机理
植物体埋藏后,经过微生物的生物化学作用转化为泥炭(泥炭化作用阶段),泥炭又经历以物理化学作用为主的地质作用,向褐煤、烟煤和无烟煤转化(煤化作用阶段)。
在煤化作用过程中,成煤物质发生了复杂的物理化学变化,挥发份含量和含水量减少,发热量和固定碳的含量增加,同时也生成了以甲烷为主的气体。
煤体由褐煤转化为烟煤的过程,每吨煤伴随有280～350m3(甚至更多)的甲烷及100～150m3的二氧化碳析出。
泥炭在煤化作用过程中,通过两个过程,即生物成因过程和热成因过程而生成气体。
生成的气体分别称为生物成因气和热成因气。
1.1生物成因气
生物成因气是指在相对低的温度(一般小于50℃)条件下,通过细菌的参与或作用,在煤层中生成的以甲烷为主并含少量其它成分的气体。
生物成因气的生成有两种机制,即二氧化碳的还原作用和有机酸(一般为乙酸)的发酵作用。
尽管两种作用都在近地表环境中进行,但根据组分研究,大部分古代聚集的生物气可能来自二氧化碳的还原作用。
煤层中生成大量生物成因气的有利条件是:大量有机质的快速沉积、充裕的孔隙空间、低温和高pH值的缺氧环境。
按照生气时间和母质以及地质条件的不同,生物成因气有原生生物成因气和次生生物成因气两种类型,两者在成因上无本质差别。
1.1.1原生生物成因气
原生生物成因气是在煤化作用阶段早期,泥炭沼泽环境中的低变质煤(泥炭到亚烟煤)经细菌等有机质分解等一系列复杂过程所生成的气体。
由于泥炭或低变质煤中的孔隙很有限,加之埋藏浅、压力低,对气体的吸附作用也弱,故一般认为原生生物成因气难以保存下来。
1.1.2 次生生物成因气
煤系地层在后期被构造作用抬升并剥蚀到近地表,细菌通过流动水(多为雨水)可运移到煤层含水层中。
在相对低的温度下(一般小于50 ℃),细菌通过降解和代谢作用将煤层中已生成的湿气转变成甲烷和二氧化碳,即形成次生生物成因气。
次生生物气的形成时代一般较晚(几万至几百万年前)。
煤层中存留的生物成因气大部分属于次生生物成因气。
1.2 热成因气
当温度超过50 ℃,煤化作用增强,煤中碳含量丰富起来,而大量富氢和富氧的挥发份释放出来(去挥发份作用),其主要成分是甲烷、二氧化碳和水等。
在较高温度下,有机酸的脱羧基作用也可以生成甲烷和二氧化碳。
热成因气体的生成一般分为早期阶段和主要阶段(也称为晚期阶段)。
1.2.1 早期阶段
Scott认为煤化作用早期阶段,从高挥发份烟煤(Ro介于0.5%～0.8%之间)中生成气体。
气体的一般特征是含有较多的乙烷、丙烷及其它湿气成分。
其中湿气生成阶段(Ro值为0.6%～0.8%)产生的煤层气中的干燥系数低于0.80,且乙烷含量可能超过11%。
1.2.2 主要阶段
根据美国和德国各种煤层的资料,假定只有甲烷和二氧化碳从煤中释放出来,则大量有工业价值的煤层气在煤的Ro值介于0.7%～1.0%之间时生成。
即煤级达到高挥发性A烟煤(Ro=0.74%～1.0%)时,有显著数量的热成因甲烷生成,在Ro 值为1.2%前后处于生气高峰期。
2煤层气藏的保存条件
煤层气的保存是多种因素共同作用的结果,在研究保存条件时,必须综合考虑各种因素的影响,而在整个发展过程中不同的因素在不同的历史阶段起着不同的作用。
较强的吸附能力是煤层气富集的前提。
煤层气主要以吸附状态存在于煤的基质微孔中,吸附气占总含气量的90～95%以上,正是由于煤的这种吸附特性决定了煤的储集能力。
煤对气体的吸附能力越高,吸附量越大,越有力于煤层气的保存,易于形成高含气量煤层气藏。
煤层气属于自生自储式,不需要初次运移,这就要求自生气开始,就需要有良好的封盖条件才能使煤层气得以保存。
盖层的作用主要是阻止游离气的散失,即使是在构造运动过程中,亦可以使煤层处于过饱和状态从而保存了游离态的煤层气,同时阻止煤层气受地层水交替作用的影响。
除了需要良好的盖层之外,煤层气藏的形成还需要有一个较稳定的水动力条件。
处于弱地层水交替区或地层水阻滞区中,煤层气散失少,同时保持地层压力,吸附比例大,有利于煤层气的保存。
地壳的多次升降运动对煤层气的保存不利,但良好的盖层可减弱煤层气的散失。
强烈的断裂活动不利于煤层气的保存,中等程度的断裂如使附近煤层产生裂隙而提高煤层渗透率,则有利于煤层气的开发。
3 煤层气资源的开发价值
煤层气是一种潜力巨大的资源,可能成为未来重要的能源之一,研究煤层气藏的形成和保存因素,对于评价煤层气资源,指导煤层气的勘探开发和合理利用都具有重要的意义。
开发煤层气是一项庞大的系统工程,建设一个煤层气生产基地将带动道路、管道、钢铁、水泥、化工、电力、生活服务等相关产业的发展,增加就业机会,促进当地经济的发展。
特别是对于能源重化工基地,发展煤层气产业对于保护资源、实现煤炭产业深加工及可持续发展、减少温室气体排放、改善大气环境质量,调整产业结构、加快煤化工产业规模化发展、培育新的经济增长点,都具有十分重要的现实意义和深远的战略意义。
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