煤层气概述
煤层气的综合利用
煤层气的综合利用摘要：我国是煤炭大国，每年排放煤层气近200亿立方，既污染环境，又造成资源浪费，所以应加强煤层气的有效利用，改善国家能源结构，改善生态环境。
关键词：煤层气；开发；利用1、煤层气概论煤层气是煤炭的伴生气体，是以甲烷为主的有害气体，无色、无味、无臭，可以燃烧、爆炸，难溶于水，扩散性很强，浓度较高时，还会引起窒息事故，它在煤炭生产中，容易造成重特大的安全事故，造成重大人员伤亡和财产损失。
同时甲烷是造成环境温室效应的三种主要气体(甲烷、二氧化碳和氟利昂)之一，其温室效应很强，比二氧化碳作用大20倍。
甲烷排入大气，不仅因其温室效应将引起气候异常，而且还消耗大气平流层的臭氧，它对臭氧层的破坏能力是二氧化碳的７倍，削弱了地球对太阳紫外线侵袭的防护作用，危害人类健康。
我国每年因采煤向大气排放的甲烷量为150—200亿立方，占世界采煤排放甲烷总量的三分之一，据世界首位。
煤层气主要成分(通常占90%以上)是甲烷(CH4)。
在常温下其热值为34—37兆焦/每立方米（MJ/M），与天然气的热值相当，是一种很好的高效清洁气体燃料，属于非常规天然气，可以作为新的接替能源加以开发利用，长期以来，煤矿为了避免瓦斯爆炸事故而采取的最主要方法是“通风”，即向矿井内鼓入大量空气，把矿井中的煤层气排出放空，这样既浪费了资源，同时污染了环境，破坏了生态，如能将抽出的瓦斯有效利用，是变害为利的重要措施。
矿井瓦斯的有效利用在发达国家发展较早，美国于1976年开始了煤层气的开发利用工作。
美国对煤层气的开发利用采取了大幅度退税等优惠政策，使美国成为目前煤层气开发利用最成功的国家，美国煤层气开发只用十年时间就走上商业规模利用的道路，煤层气已成为美国的重要能源，1999年产量约350亿立方米，从而引起世界产煤国家的关注，掀起开发利用煤层气的热潮。
英、德、澳大利亚、波兰、印度、加拿大、俄罗斯等20多个国家相继开展了煤层气的研究与开发试验，其中澳大利亚在低渗透率煤层中开发煤层气的研究中取得了重要进展。
煤层气井开发认识与井控
对煤层气开发的思考
1 2 3
技术挑战
煤层气的开采涉及到多种复杂的技术，如钻井、 压裂、排采等，需要不断进行技术研究和创新。
环境问题
煤层气开采过程中可能会产生一些环境问题，如 水资源污染、土壤污染等，需要采取有效措施进 行环境保护。
井涌
由于地层压力大于泥浆液柱 压力导致地层流体突然涌入 井内。处理方法包括增加泥 浆密度、降低地层压力等。
卡钻
由于地层岩性变化或井身结 构等原因导致钻具被卡住。 处理方法包括活动钻具、爆 炸松扣等。
断钻具
由于钻具质量问题或操作不 当等原因导致钻具断裂。处 理方法包括更换新钻具、优 化钻进参数等。
03
要压裂的煤层位置和厚度。
2. 施工前准备
02 清洗井口，安装压裂设备，连
接管线，检查设备运行情况。
3. 注入阶段
03 将压裂液注入煤层，通过高压
泵送的方式渗透煤层。
4. 支撑剂阶段
04 在压裂液中加入支撑剂，如陶
粒、玻璃珠等，增加煤层的支 撑强度。
5. 闭
煤层气井压裂技术
压裂设备与工具
01
压裂车
用于高压泵送煤层气井的压裂液 。
空压机
用于提供高压气体，将支撑剂压 入煤层中。
03
02
混砂车
用于将砂混入压裂液中，增加支 撑剂的强度和稳定性。
液氮泵
用于提供液氮，增加煤层的渗透 性和支撑剂的稳定性。
04
压裂工艺流程
1. 准备阶段
01 对煤层进行地质分析，确定需
04
煤层气井开发中的井控问 题
井控设备与工具
防喷器
煤层气
1煤层气：是指煤层生成的气体经运移、扩散后的剩余量，包括煤层颗粒基质表面吸附气，割理、裂隙游离气。
2煤型气：是相对于油型气的概念，是煤成气和煤层气的总和。
3割理：是指煤层中近于垂直层面的天然裂隙。
4构造煤：是指煤层中分布的软弱分层，是煤层在构造应力作用下发生破碎或强烈的韧、塑性变形及流变迁移的产物。
5煤层气吸附平衡：当吸附和解吸两种作用速度相等（单位时间内被固体颗粒表面吸留的气体分子数等于离开表面的分子数）时，颗粒表面上的气体分子数目就维持在某一定量，称为吸附平衡。
6煤层气藏：是指在地层压力（水压和气压）作用下保有一定数量气体的同一含煤地层的煤岩体，具有独立的构造形态；是在煤层演化作用过程中形成的，在后期构造运动中未被完全破坏，呈层状产出。
7煤层气地质储量：是指在原始状态下，赋存于已发现的具有明确计算边界的煤层气藏中的煤层气总量。
8煤成气：是煤层和煤系中分散有机质在热演化过程中生成的气态烃，经运移到煤系中或煤系以外的储层中聚集的煤型气。
9瓦斯突出煤体：构造严重破坏并具有发生瓦斯突出的瓦斯能（即含有大量瓦斯）介质条件的煤体称为瓦斯突出煤体。
10坚固性系数：用于表示岩石抗冲击能力的大小或破坏时破碎功的大小。
11瓦斯放散初速度△P：是指煤在0.1MPa压力吸附瓦斯的条件下，向一固定体积的真空空间放散时，某一时间段内所散放的瓦斯量。
12原生结构煤：指煤原生构造未受构造变动，保留原生沉积结构和构造特征，每层原生层理完整、清晰，仅有少量内、外生裂隙发育，煤体呈块状的煤；原生结构煤的煤岩成分、结构、构造与内生裂隙清晰可辨。
13煤与瓦斯突出：采煤生产过程中，在一瞬间（几秒钟）采煤工作面或巷道某处突然被破坏，迅速放出大量瓦斯，同时抛出大量的煤、岩碎块和煤粉，这种现象称为煤与瓦斯突出。
14吸附等温线：按照气体解吸特性描述的煤的响应性曲线称为吸附等温线3简单描述煤层割理发育的影响因素。
煤层割理发育的影响因素分为外界因素和内在因素。
煤层气开发简介
煤层气煤层气（Coalbed Methane）储层参数，主要包括煤的等温吸附特性参数、煤层气含量、渗透率、储层压力、原地应力，以及有关煤岩煤质特征的镜质组反射率、显微组分、水分、灰分和挥发分等，相应的测试分析技术有：煤的高压等温吸附试验（容量法）、煤层气含量测定、煤层气试井和煤岩煤质分析等。
煤的高压容量法等温吸附实验，是煤层气资源可采性评价和指导煤层气井排采生产的关键技术参数，等温吸附数据测定准确性，直接关系到煤层气开发项目的成败和煤层气产业的发展。
许多研究表明，煤是具有巨大内表面积的多孔介质，象其它吸附剂如硅胶、活性碳一样，具有吸附气体的能力。
煤层气以物理吸附方式储存在煤中，主要证据有：甲烷的吸附热比气化热低2—3倍（Moffat ＆Weale，1955；Yang ＆Saunders，1985），氮气和氢气的吸附也与甲烷一样，这表明煤对气体的吸附是无选择性的；大量试验也证明，煤对气体吸附是可逆的（Daines，1968；Maver 等，1990）。
结合国内外资料，推荐吸附样粒度为60—80目。
煤的平衡水分—当煤样在温度30℃、相对湿度96%条件下，煤中孔隙达到水分平衡时的含水量。
测试平衡水平的主要目的是：恢复储层条件下煤的含水情况，为煤的吸附实验做准备。
煤层气含量—指单位重量煤中所含的标准状态下（温度20℃、压力101.33kpa）气体的体积，单位是cm3/g或m3/t。
它是煤层气资源评价和开发过程中计算煤层气资源量和储量、预测煤层气井产量的重要煤储层参数之一。
煤层气含量的测定方法大体上可分为两类：直接法（解吸法）和间接法（包括等温吸附曲线法和单位体积密度测井法）。
在直接法中，保压取心解吸法是精确获得原地煤层气含量最好的方法。
直接法的基本原理煤心煤样的煤层气总量由三部分气体量构成：一是损失气（lost gas）,二是实测气（measured gas），三是残余气（residual gas）。
损失气量估算主要采用美国矿业局直接法（USBM法），该法假设煤中气体解吸可理想化地看作球形煤粒中气体在恒温下扩散，可以用扩散方程来描述，球形煤粒内气体的初始浓度为常数。
煤层气基础知识
1、煤层气：是指赋存在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；煤层气爆炸范围为5—15%2、煤层气的主要成分甲烷、二氧化碳、氮气3、煤层气储层是（基质）孔隙、裂隙双重介质结构4、煤层气的赋存状态吸附态（80-90%），游离态（20%-10%）、水溶态（5%以下）。
游离态煤层气以自由气体状态储积在煤的割理和其他裂缝空隙中，在压力的作用下自由运动5、煤层气的产出机理：通过抽排煤储层的承压水，降低煤储层压力，使吸附态甲烷解吸为大量游离态甲烷并运移至井口。
即排水－降压－解析－扩散－渗流煤层气的运移方式：微孔-大孔-微裂纹-裂隙-裂缝6、在煤体的大孔和裂隙中，煤层气流动是以压力梯度为动力，其运移遵循达西定律；而在微孔结构中，煤层气流动是以浓度梯度为动力，运移遵循菲克定律。
7、井底压力：是指煤层气井储层流体流动压力8、压降漏斗：由于排水降压，供水边界到井底洞穴形成压差,其压差形状为漏斗状曲面,该曲面被称为压降漏斗，由于洞穴压力最低，煤层气定向解析，扩散，渗流和运移至洞穴。
排采时间越长，压降漏斗有效半径越大，其影响范围逐渐增加。
9、吸附：煤层气分子由气相赋存到煤体表面的过程。
10、煤中自然形成的裂缝称为割理；割理中的一组连续性较强、延伸较远的称面割理；另一组仅局限于相邻两条面割理之间的、断续分布的称端割理11、达西定律：Q=KA△h/L式中Q为单位时间渗流量，A为过水断面面积，△h为总水头损失（高度差），L 为渗流路径长度，I=h/L为水力坡度，K为渗流系数。
关系式表明，水在单位时间内通过多孔介质的渗流量与渗流路径长度成反比，与过水断面面积和总水头损失成正比。
从水力学已知，通过某一断面的流量Q等于流速v与过水断面A的乘积，即Q＝Av。
菲克定律：菲克就提出了：在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量（称为扩散通量Diffusion flux，用J表示）与该截面处的浓度梯度(Concentration gradient)成正比，也就是说，浓度梯度越大，扩散通量越大12、临界解吸压力：对于未饱和煤层气藏，只有压力下降到含气量吸附等温线上，气体才开始解吸，该压力称为临界解吸压力。
煤层气科研报告
第一章煤层气的概述一、概述煤层气是煤层中所生成的以甲烷为主（甲烷含量一般为90%～99%）的天然气，也是人们常叫的瓦斯气。
煤层气作为一种优质高效清洁能源，凭借良好的安全效益、环保效益和经济效益，大规模的开发利用具有良好前景。
煤层气可用于发电燃料、工业燃料和居民生活燃料；可以液化成汽车燃料；也可广泛用于生产合成氨、甲醛、甲醇、炭黑等方面，成为一种热值高的清洁能源和重要原料，开发利用的市场前景十分广阔。
为开发利用这一新型能源，我国政府采取相关激励扶持政策，强力推进煤层气抽采利用。
到2015年，国内将建成36 个煤层气抽采利用亿方级矿区，充分利用煤层气资源，有效保护大气环境。
煤层气抽排最初是以防害为目的进行的，而将煤层气作为一种资源进行大规模开发利用则始于美国。
1980 年12 月12 日美国阿拉巴马州黑勇士盆地的Oak Grove 煤层气田的建成投产，标志着现代煤层气工业的诞生。
此后，美国煤层气工业迅速发展。
到2008 年，年产量已超过590×108m3。
约占美国全部天然气产量的10%。
我国煤层气总资源量约为36.8×1012m3。
由于我国的天然气缺口将长期存在，据预测，到2015 年天然气产量加上天然气的进口量，与需求相比缺口达500×108m3 左右。
煤层气是补充这个缺口的重要非常规气源。
中国2008 年煤层气产量50×108m3，纯煤层气产量5×108m3。
目前，纯煤层气开发生产能力约20×108m3。
煤炭是我国的基础能源和重要原料，在国民经济中占有重要的战略地位。
据中国煤炭工业发展研究中心预测，为适应我国经济快速发展的要求，近50 年内以煤为主的能源格局，将不会发生根本改变。
但是，我国95%的煤炭生产是地下作业，煤层赋存条件复杂多变，开采深度的加大导致开采条件更趋复杂。
开采条件和自然环境发生显著变化，呈现出高地应力、高瓦斯的特征。
煤层气体作为一种可燃、易爆性气体，其危害及其经济价值并存，所以矿井煤层气体需要综合治理与利用。
煤层气研究报告
煤层气研究报告煤层气是指一种储存在煤层中的天然气，它主要由甲烷、二氧化碳等组成。
近年来，随着全球对可再生能源的需求不断上升，煤层气作为新能源的发展越来越受到重视。
本文主要介绍煤层气的成因、开采方法、应用领域等方面的研究情况。
煤层气的成因煤层气的形成主要是由于煤层经历了数亿年的压实、变质，导致其中所含的有机质逐渐转化为天然气。
煤层气形成的主要条件是温度和压力，其中气体的生成与温度和时间有关，而气体的保存则与地层结构、岩性、渗透力等因素有关。
一般来说，煤层气的产生主要与沉积速率、埋藏深度、岩性、氧气含量、有机质质量等因素密切相关。
煤层气的开采方法煤层气的开采主要有三种方法：钻井开采法、排采法和抽采法。
钻井开采法主要是通过钻孔将煤层气井连接到煤层气储层，然后利用压差将气体压出。
排采法主要是通过自然或人工排水将煤层水排出，从而使煤层气自然地渗透出来。
抽采法则是通过人工抽水、泵水或注水，形成气水两相流，进而增强煤层气的排放效果。
不同的开采方法，对应的开采成本、效率和环境问题等也不尽相同。
煤层气的应用领域煤层气的应用领域非常广泛，目前主要应用于城市燃气、化工、发电等行业。
其中，城市燃气是煤层气最主要的应用领域。
煤层气的能量密度与天然气相近，而且具有质优价廉的优势，因此很容易被人们所接受。
在燃料领域，煤层气具有清洁、高效等优点，因此被认为是替代化石燃料的重要选择之一。
此外，煤层气还可以用于工业领域的发电，其发电成本低、化石燃料的排放量减少，因此也是工业领域较为重要的能源之一。
总之，煤层气是一种新兴的能源，并且在全球越来越受到人们的重视。
通过煤层气的开采，可以减少化石燃料的使用，同时也具备轻便、高效、环保等优点。
随着技术的发展和环保意识的不断加强，相信煤层气在未来的应用领域将更加广阔。
煤层气简介
煤层气简介一、产业现状1 全国产业状况中国煤层气总资源量为36.8万亿立方米，仅次于俄罗斯和加拿大，居世界第三位。
我国煤层气总资源量与38万亿立方米的天然气相当。
煤层气的勘探、开发和利用，已被国家列为鼓励发展类项目。
2007年1月出台的中国煤炭工业“十一五”发展规划中，提出了对煤层气勘探、开发利用给予税收、技改、财政补贴等一系列优惠政策，这大大加快了煤层气产业在中国的商业化进程。
“十二五”煤层气发展规划提出，2012年我国新增探明煤层气地质储量将达到2000亿立方米，2013年将建成45亿立方米的生产能力，2015年产量达到45亿立方米。
我国的煤层气开发前景广阔，预计到2015年我国天然气消费将达到2400亿立方米，缺口为500亿至600亿立方米，2020年缺口将进一步扩大到900亿立方米。
发展煤层气将在很大程度上有利于弥补这一缺口。
按照相关规划，2020年全国煤层气产量目标更为庞大，将达到500亿立方米。
《煤层气开发利用“十二五”规划》指出，未来5～10年煤层气探明地质储量将进入快速增长期，到2015年和2020年分别新增探明地质储量10000亿立方米和20000亿立方米，到2015年,我国煤层气总体抽采量目标为210亿立方米,其中地面抽采量为90亿立方米,井下抽采量为120亿立方米。
这是“十一五”规划目标的两倍多。
2 山西产业状况据已探明的煤层气储量而言，山西省是全国煤层气资源最为富集的地区，也是全国最具潜力的煤层气开发利用基地，煤层气资源勘探范围、勘探程度、探明储量均列全国首位。
全省2000米以浅的煤层气资源总量约10万亿立方米，约占全国的1/3，几乎相当于美国的储量。
其中，仅沁水煤田和河东煤田的煤层气资源量就占到了全省煤层气资源总量的93.26%，是山西省煤层气开发利用的两大重点区域。
山西省“十二五”发展规划中，提出了“气化山西”的规划目标。
预计到2015年山西省气化资源年供给量将达到200亿立方米以上，山西省119个县市区将全部实现气化，全省将实现气源管网对市县全覆盖、对建制镇全覆盖、对干线公路沿线全覆盖、对重点工业用户全覆盖和对重点旅游景区全覆盖；普通老百姓将均有条件使用天然气或煤层气，在家用、取暖、车用、发电、工业利用等各方面为百姓创造气化条件；全省11个地市和经济相对发达的县市都将拥有加气站，全省天然气加气站网络将基本形成。
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经典的3D理论：
渗流模型－Darcy定律
Vl
Kl ul
Pl L
Kl = K Krl
式中： Vl为l相的渗流速度，m/s； l 为l相的粘滞系数，Mpa·s； Pl为l相的压差，MPa； L 为渗流途径的长度，m；
Kl为l相的有效渗透率，×10-3μm2； K 为多孔介质的绝对渗透率，×10-3μm2；
次生热成 因
混合 成因
混合气
甲烷碳氢同位素进一步变轻 δ13C1:-61.3～-50.7‰ δD1:-242.5～-219.4‰ δ13C2:-26.7～-15.9‰
△δ13CC2-C1:30.7～57.4‰
干燥系数进一步增大，但二 氧化碳含量增高
C1/C1-n:0.993～1.0 C1/C2:188.6～2993.7
含气量是确定煤层气资源量必不可少的参数，与储层压力和 吸附等温线结合起来使用，还可以预测煤层气产能。值得注 意的是，并不是每个含煤区、每个煤层都赋存有可供开采的 煤层气。因此，必须预先测定煤层的含气量。
煤层气的生成及储存条件
埋深 (m)
阶段性
0C
PT
J
1000
40 OC 60 CO
K
E NQ
40
煤层气生成及储存条件
解吸动力学特征及解吸类型：
根据煤层气解吸条件和解吸特征（物理），将其解吸分为： 降压解吸 置换解吸 扩散解吸 升温解吸 等四个亚类。
当然，在这四类解吸作用中降压解吸是其中最主要的也是 对煤层气产出贡献最大的。
煤层气的生成及储存条件
解吸动力学特征及解吸类型：
（1）降压解吸 降压解吸是一种最特征的物理解吸作用过程，也是煤层气开采过程中
30
2000
3000
4000 300
80OC
20
1 0 0O C 1 2 0OC
1 4 0OC 1 6 0OC
180 CO
200 CO 2 2 0OC
10
2 4 0OC 2 6 0OC
含气量变化史， 对应右侧的吸附容量标尺
0
200
地 质 年 代(Ma) 100
0
吸 附 容 量 （m3/t）
（6） 现 今 ， 沁 南 煤 层 气 藏 形 成 （5） 白 垩 纪 末 沁 水 盆 地 形 成 ， 沁 南 煤 层 气 藏 已 具 备 雏 形
Krl为l相的相对渗透率，×10-3μm2。
煤层气的生成及储存条件
解吸与吸附的差异：
煤层气物理吸附
煤层气物理解吸
作用过程
吸附偶于煤的热演化生烃、排烃过程之中 （是一种“自发过程”）
人为的排水-降压-解吸过程 （是一种“被动过程”）
作用时间
吸附是一个漫长的过程 以百万年计
解吸是一个相对较快的过程 以天、以小时计
在煤层气开采过程中，随着排水降压，煤层中流体的压力将逐步降低，煤层气 开始解吸时刻对应的压力则被称之为“煤层气临界解吸压力”，一般用MPa表示。 临界解吸压力是评价煤层气可采性的重要指标。
理论吸附量
实测气含量
实
临 残余气含量 界
测 储
废
解
层
弃
吸
压
压
压
力
力
力
临界产气压力（井底流压)
煤层气生成及储存条件
吸附态的甲烷分子的位置，从而使原呈吸附态的甲烷分子变为游离态，故 普遍存在于煤层气开采过程之中。事实上，置换解吸是“优胜劣汰的自然 法则”的具体体现。一方面，未被吸附的其他气体分子和水分子，在普遍 存在于各种原子、分子之间的范德华力作用下在不停地争取被吸附的机会， 以力图达到动态平衡状态；另一方面，气体分子的热力学性质决定了这些 被吸附的气体分子在不停地争脱范德华力束缚，变吸附态为游离态。
饱和的
欠饱和的
饱和煤层（A）含有最大的气含量，这 在理论上是可能的，如由实验室确定的 等温吸附曲线所定义的。在开始脱水和 压力下降时，气生产立即开始。
欠饱和煤层（B）含有比煤层可能吸附 量要少的甲烷，由于先前发生过脱气事 件。为了使气产气甚至需要几年的时间 进行脱水和降压，而最终的储量减少。
煤层气生成及储存条件
CO2<2℅ CDMI: 0.64~3.06℅
Ro
特征
(℅)
备注
≤0.5 0.31.5+ 0.5~2.0
>2~2.5
>0.5 >0.5
干气，炭同位素组 成偏轻；
生成早，一般在 后期的煤层中很
难保存下来
煤岩中有与微生物 活动有关的生物标 记化合物及降解特
征
煤层受后期抬升， 埋深较浅
湿气：甲烷δ13C值 和δD1值具正相关
什么是煤层气
经典的3D理论：
解吸—扩散—渗流
煤层气的生成及储存条件
煤中有机质的演化具有阶段性。从物质表现特征和地球化学 机理来看，各阶段之间的分划点为煤化作用过程中存在的四 次煤化作用跃变。煤层气生成受控于这一机理，也必然反映 出相关的阶段性演化特征。
煤储层含气性可从诸多方面进行表征，如煤层气组成、煤层 气含气量、含气饱和度、可解吸率以及煤层气资源量、资源 丰度等。
煤层气赋存状态：
(1) 通过将实测煤层气含量数据与等温吸附实验所获得 的理论吸附量进行对比发现，绝大多数样点的煤层气吸附饱 和度处于吸附欠饱和或接近吸附饱和状态，很少有吸附过饱 和状态。这一事实充分证明煤层气的赋存状态以吸附为主。
什么是煤层气
煤层气赋存状态：
(2) 煤层气开发实践进一步证实，煤层气以吸附 为主的赋存特点。 几乎所有煤层气井都是在排水降 压之后才开始产气的，不具备游离气产出的特征。
作用条件
煤具有很强的吸附能力 煤热演化生成的煤层气足以满足煤的吸附
煤层在演化中逐步脱水、升温、增压
煤具有更强的吸附能力 有限的降压和极有限的基质孔隙空间
几乎是恒定的温度
影响因素
煤质、基质孔隙内表面积等
解吸为游离态的煤层气逸散速度等
煤层气的生成及储存条件
解吸与吸附的差异：
大量的实验研究表明，煤层气吸附/解吸具有 一定的可逆性并且解吸表现出一定的滞后性，这是 一个问题的两个方面，是物理吸附客观本质的体现。
煤层气的生成及储存条件
持续性
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
临储压力比及物理意义：
临储压力比为临界解吸 压力与储层压力之比， 临储压力比越大，表明 越易于排采。
理论吸附量
实测气含量
实
临 残余气含量 界
测 储
废
解
层
弃
吸
压
压
压
力
力
力
临界产气压力（井底流压)
煤层气产出机理
临界产气压力(井底流压) 及物理意义：
理论吸附量
实测气含量
实
临 残余气含量 界
测 储
废
解
层
弃
煤层气生成及储存条件
解吸动力学特征及解吸类型：
（3）扩散解吸 根据分子扩散理论，只要有浓度差存在，就有分子扩散运动，这是气
体分子热力学性质所决定的。研究表明，甲烷气体分子在煤的孔隙内表面 得以高度富集，这就与孔隙、裂隙内的流体构成了高梯度的浓度差，这种 浓度差迫使甲烷分子扩散，从而造成非常规解吸。基于扩散的普遍存在性， 因此扩散解吸也是煤层气开采过程中煤层气解吸的重要的一种作用类型。 鉴于扩散解吸的实质是由于浓度差造成的扩散而导致的“解吸”，因此这 种扩散的本身是偶于“解吸作用”之中的，是解吸作用与扩散作用的耦合。 从解吸的角度，称之为“扩散解吸”。
扩散模型－Fick定律
式中：qm 为煤基质中甲烷扩散量，m3/day； D 为扩散系数，m2/day； 为形状因子，m-2； g 为甲烷的密度，t/m3； Vm 为煤基质块的体积，m3; C(t) 为煤基质中甲烷的平均浓度，m3/t; C(P) 为基质-割理边界上的平衡甲烷浓度，m3/t。
煤层气的生成及储存条件
煤层气生成及储存条件
解吸动力学特征及解吸类型：
（4）升温解吸
据现代物理化学研究表明，吸附剂对吸附质的吸附量是吸附质、吸附剂的性质 及其相互作用、吸附平衡时的压力和温度的函数。温度与吸附量呈负相关，与解吸 量呈正相关。温度升高，加速了气体分子的热运动，使其具有更高的能力可以逃逸 范德华力的束缚而被解吸。有人将温度对解吸速率和解吸量的影响归于影响因素， 我们认为温度与压力一样，都是引起解吸的一种动力，应将其定为一种解吸类型。 这一类型在煤层气含量测定实验中早已得到证实。我们可以发现，在煤层气含量测 定过程中，当解吸罐放入恒温水箱时，即使解吸罐内的压力在升高，煤层气解吸也 会加速。
有机 成因
热成 因
原生热成 因
热裂 解气
δ13C1:-46.2～-35.1‰ δD1:-247.3～-225.9‰
δ13C1:-37.5～-29.6‰ δD1:>-200‰
C1/C1-n:0.84～0.94 CDMI: 0～90.55
C1/C1+2>0.99 C1/C2≥3385 CDMI≤0.13℅
吸
压
压
压
力
力
力
临界产气压力（井底流压)
在煤层气开采过程中， 煤层气开始大量产出 时刻的井底流压则被 称之临界产气压力。
煤层气的相关政策和优惠条件
1、煤层气开发财政补贴政策
根据财政部关于煤层气（瓦斯）开发利用 补贴的实施意见（财建【2007】114号），中央 财政按0.2元/m3煤层气（折纯）标准对煤层气 开采企业进行补贴，地方财政可根据当地煤层 气开发利用情况对煤层气开发利用给予适当补 贴，具体标准和补贴办法由地方财政部门自主 确定。