从矿产资源的角度讲，煤层气是以甲烷为要紧成分〔含量＞85%〕，是在煤化作用过程中形成的，储集在煤层气及其临近岩层之中的，能够利用开发技术将其从煤层中采出并加以利用的特不规天然气。 对煤层气而言，煤层既是气源岩，又是。煤层具有一系列独特的物理、化学性质和特不的岩石力学性质，因而使煤层气在贮气机理、孔渗性能、气井的产气机理和产量动态等方面与常规天然气有明显的区不〔详见表1.1〕，表现出鲜亮的特征。
表1.1煤层气躲与常规天然气躲全然特征的比照
特征 | 煤层气 | 常规天然气 |
气躲类型 | 层状的沉积岩 | 局部圈闭 |
气源 | 自生 | 外源 |
储基层岩性 | 有机质高度富集的可燃有积岩，易受进井液、水泥等的损害 | 几乎是100%的无机质岩石，不易受损害 |
双重空隙结构 | 煤基质块中的孔隙是要紧的孔隙，占总空隙体积德尽大局部；裂隙系统是天然气裂隙，占总空隙体积的次要局部，它们全然上等间距分布，并使煤具有不连续性 | 要紧发育于石灰岩、白云岩，页岩及致密砂岩中。天然裂隙〔包括节理、裂隙、溶道、洞穴等〕将粒间孔隙分割成一个个方块，裂隙是随机分布的 |
气体的贮存 | 气体的尽大局部贝吸附在煤的内外表上，孔隙空间中特殊少或没有游离气 | 气体以游离态贮集在岩石的孔隙空间中 |
流淌机理 | 在基质中的流淌是由浓度梯度引起的扩散，然后由于压力梯度的作用在裂隙中引起渗滤 | 流淌是由压力梯度引起的层流，并服从达西定律；在近井地带可出现紊流 |
钱学森 友来气产出机理 | 解吸-扩散-渗流 | 在气体自身的压力梯度作用下流淌 |
气井生产状况 | 气产量随时刻而增加，直至达最大值，然后大落。起初要紧产水，气水值随时刻而增大 | 气产量开始最大，然后随时刻而落低。起初，特殊少或者没有水产出，但气水值随时刻而减少 |
机械性能 | 由于煤具有脆性和裂隙较发育，因而是一种较弱的岩石，这使钻井的稳定性较差，并碍事水力压裂的效果。在一定条件下，可采纳特不的洞穴完井技术。杨氏模量在700MPa范围内 | 岩石较坚硬，通常钻井的稳定性不成咨询题。杨氏模量在7000MPa范围内 |
储层性质 | -1范围内，因而孔隙度、渗透性对应力较敏感，在生产期间有明显的变化 | 压缩性特殊小，孔隙体积压缩系数在10-4MPa-1范围内，孔隙度、渗透性在生产期间的变化不明显 |
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资料来源：张新民中国煤层气地质与资源评价2002年
1.2.煤层气生成
.煤层气成因类型及形成机理
从泥炭到不同变质程度煤的形成过程中，都有气体的生成。依据气体生成机理的不同，能够将煤层气的成因类型分为生物成因和热成因两类。生物成因气要紧形成于煤化作用的未成熟期，而热成因气要紧形成于煤化作用的成熟期和过成熟期。
.1.生物成因气
生物成因气要紧由甲烷组成，它是由各种微生物的一系列复杂作用过程导致有机质发生落解作用而形成。生物成因气又能够依据产生时期的不同分为原生生物气和次生生物气。
〔1〕原生生物气
原生生物气是在煤化作用早期〔R0<0.5%〕，在较低的温度下〔一般低于500C〕，在煤层埋躲较浅处〔<400m〕，在细菌的参与和作用下，微生物对有机质发生分解作用而形成的
以CH4为要紧成分的生物生成气。在原生物生成气生成的具体途径和方式有两种，一种是由CO2复原而成；另一种由甲基类发酵〔一般为醋酸发酵〕而成。生物气的形成应具备的要紧条件是：①缺氧环境；②低硫酸盐浓度；③低温；④丰富的有机质；⑤高PH值；⑥足够的空间。
〔2〕次生生物气
Rice〔1981〕和Scott〔1994〕等人认为在近地质时期，煤层被抬升，爽朗的地下水系统和大气淡水形成了微生物活动的有利环境，在相对较低的温度下，微生物落解和代谢煤层中差不多形成的湿气、甲烷和其它有机化合物，生成次生物成因气〔要紧是CO2和CH4〕。次生物成因气的地球化学组成与原生生物成因煤层气相似，要紧差异在于煤岩的热演化时期。在次生生物气的形成时期，R0值范围特殊宽，一般为0.30%～1.50%，且煤层一般被抬升到浅部。次生生物气生成和储存的条件是：①煤层埋躲并煤化到褐煤或较高煤级；②区域隆起或抬升；③适宜的渗透性；④盆地边缘有流水回灌到煤层中；⑤有细菌运移到煤层中；⑥有高储层压力和圈闭条件。
.2.热成因气
随着煤变质程度不断加深，煤层由低阶向高阶演化，当煤化进进长焰煤时期〔R0<0.5%〕，就开始了热生气时期。随着煤化作用的不断加深，二氧化碳和水不断消耗，煤层生气量不断增加，一直到无烟煤Ⅱ、Ⅲ号时期〔即R0<6.00%〕为止。依据生成时期的不同，热成因气又可具体划分为热落解气和热裂解气。
〔1〕热落解气
热落解生气时期要紧发生在煤化作用的长焰煤到瘦煤时期〔即R0为0.5%~1.9%〕。这一时期发生的化学反响要紧是在热力作用下〔<2500C〕，生成大量烃类物质，同时以生气为主，生油为辅。气态烃组成仍然以甲烷为主，同时重烃含量也逐渐增加。
〔2〕热裂解气
热裂解生气时期要紧发生在煤化作用的瘦煤到无烟煤初期时期〔即R0>1.9%〕。在高温条件下〔>2500C〕，剩余的干酪根、液态烃和局部重烃发生裂解生气。这一时期所生成的气体以甲烷为主，是重烃含气量较低的干气。
.煤层气组分及碍事因素
.1.煤层气组分
煤层气一般均由CH4组成，还包括C2H6、C3H法8氢氧化钾、C4H10等及局部CO、CO2、N2、H2、H2S等。依据Scott于1995年对美国1380口煤层气生产井气体成分的统计结果讲明，煤层气的平均成分为：CH493%、CO23%、湿气3%、N21%。
.2.煤层气组分碍事因素
尽管煤层气的要紧成分是甲烷，然而在不同盆地、不同煤级的储层、不同煤层气井之间，煤层气的组成经常会出现较大的差异。这是因为煤层气的形成是长期的煤化作用的结果，其形成时刻比立长，且形成环境复杂特不，其组分受到多种因素的碍事。煤层气成分的主控因素包括：①煤的显微组成；②煤层气的成因类型；③煤层气自身的解吸—扩散—运移；④储层压力；⑤煤阶；⑥水文地质条件。
1.3.煤层气成躲
煤层气成躲的含义
常规天然气躲的定义是建立在圈闭根底之上的。天然气躲是指天然气在单一圈闭中的聚拢。“单一〞的含义要紧指受单一要素操纵、在统一面积内具有统一的压力系统、统一的〔油〕气、水边界〔戴金星等，1996〕，是天然气在地壳中聚拢的全然单位。圈闭“是地层空间中一个由等气概面或等油势面构成的三维封闭的低气或油势空间〞〔戴金星等，1996〕。储层、盖层和遮挡条件〔指地层褶曲曲折折曲曲折折折折曲曲折折曲曲折折折折折折、断层、岩性、水动力等〕这三要素共同组成圈闭，再加上气源的进进就形成了天然气躲。
煤层气以煤层为储基层，气源由煤层自身生成，要紧以吸附态存在，它不像常规油气躲那样遵循重力分异原理。常规气躲在运移、聚拢过程中，油、气、水不断分异，不管何种圈闭、何种形态，一般都聚拢在位于储层相对较高处的由高气概面封闭构成的低气概区内；而煤层气那么不必受由高气概面构成的三维封闭的低气概而形成的圈闭的操纵，只要有较好的盖层条件，能够维持相当的地层压力，使煤层能“吸附住〞一定的气体，不管在储层〔即煤层〕的构造高部位依旧低部位，都能形成气躲。
因此，煤层气躲的定义不建立在圈闭概念之上。煤层气躲是指在地层压力〔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，并具有独立的构造形态。它是在煤层热演化作用过程中形成的，而在后期构造运动中未被完全破坏，呈层状产出。煤层气躲是进行煤层气勘探和开发的全然地质单元。
.煤层气躲形成条件
煤层气躲的形成条件包括储集和维持两个方面的条件。储集条件要紧受煤层厚度和煤变质程度碍事，而维持条件要紧受盖层和地质构造作用的碍事。另外，由于煤层的埋躲深度对气成分、储层压力、煤储层的渗透性有重要碍事，因而也是操纵煤层气躲的一个重要因素。
.1.煤层厚度
一定厚度的煤层，使煤层气躲形成的根底。煤层越厚对煤层气躲越有利。
.2.煤变质程度
煤层的生气量和储气能力都受煤变质程度的操纵，因此煤变质程度对煤层气躲的形成具有重要作用。其表现要紧有两个方面：
①煤变质程度太低，不利于煤层气躲的形成。关于褐煤，由于处于生物化学生气时期，热解气马上开始生成，因此煤层的含气量不高。同时，由于褐煤煤层透气性能良好，致使煤层气轻易逸散。因此，褐煤特殊难形成有价值的煤层气躲。然而，当煤层埋躲较深，厚度特殊大时，或者有良好的盖层时，褐煤也能够形成煤层气躲。
②煤变质程度太高，煤层已失往储气能力，不能形成煤层气躲。关于超高变质的超无烟煤，孔隙度特殊低，储气能力十分有限，不能形成煤层气躲。
.3.煤层埋躲深度
煤层的埋躲深度是压力的要紧来源，随着埋躲深度的增加，压力不断增大，煤层对甲烷的吸附能力也随之提高。具体表现为煤层含气量随着埋躲深度的增加而有规律的增长。此外，要是地质构造条件发生变化，使得煤层发生升落，就会改变压力，从而碍事煤层气躲的维持。
.4.封盖条件
关于煤层气躲，气体要紧以吸附态存在，气躲压力也比立低，因而它对盖层的要求不如天
然气躲那样严格。良好的封盖条件对煤层气躲的形成仍然是一个重要条件，它能将不同煤系地层分隔成各自独立的系统，使吸附在煤层中的烃类气体以吸附状态较长时刻地维持在煤层中，减少溶解气和游离气的散失。
.5.水文地质条件
封闭的水动力系统和水动力受阻形成的高压是煤层气吸附和富集的有利条件。要是封闭的水动力系统被打破，将破坏煤层的压力平衡，使得吸附气减少，溶解气和游离气发生散失。天津烟草网上营销平台
军委扩大会议.煤层气躲类型
目前，煤层气躲的类型划分尚未形成统一熟悉，本文采纳王红岩等提出的分类方法：
表1.2常见煤层气躲类型、特点及实例
类型 | 特点 | 实例 |
水压单歪型煤层气躲 | 位于大型沉积盆地的边缘、构造稳定、断裂不发育，煤层分布稳定、范围广泛，煤层埋深<2,000 m | 鄂尔多斯盆地、沁水盆地 |
水压向歪型煤层气躲 | 位于老的中小型含煤盆地内，煤层最大埋深<2,500 m，煤层分布广泛而稳定，断裂和构造活动相对不发育 | 圣胡安盆地〔美国〕、平顶山向歪煤盆地 |
气压向歪煤层气躲 | 位于年轻的小型－中型沉积盆地上,煤层埋躲在4,500 m以下、超压，构造相对稳定、断裂相对不发育，煤层分布广泛而稳定、低渗透、低产 | 开平向歪 |
断块型煤层气躲 | 位于中小型含煤盆地上,煤层埋躲浅，一般<2,000 m，断裂发育，构造活动强烈，水文地质相对简单 | 两淮、渭北、豫西 |
背歪型煤层气躲 | 一般位于中小型含煤盆地内，构造断裂中等，水文地质条件简单 | 湖南白沙矿梅田井田 |
地层－岩性型煤层气躲 | 位于中－小型含煤盆地中，以陆相含煤盆地最为发育，煤层分布范围小，不稳定，煤层埋躲深度<2,000 m | 准格尔、吐哈 |
岩体刺窜型煤层气躲 | 位于有岩浆侵进的各种类型煤盆地中，构造中等－复杂，断裂发育 | 东北的铁法煤田 |
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