煤层气
煤层气概述
煤层气的开采方式
3.即是现有的垂直井，也存在井斜严重、全角 变化率大的情况，也需要无杆泵排采。 综合上述原因，利用目前常规的抽油机设备越 来越受到限制，有时考虑到一次性投资少，勉 强使用，会加大维修成本。螺杆泵有一定的长 处，比抽油机贵很多，也存在加大维修成本的 问题。每年作业2-4次，作业费用10万左右，不 断更换磨损的油管和抽油杆，一年维护正常生 产费用应是10-20万元。一是造成排采经济效益 低，二是在排采过程频繁的停抽、修井，最易 造成储层伤害。
煤层气特征及用途
井下抽采的煤层气（瓦斯）目前一般将甲 烷(CH4)含量调整到40.8%后利用，此时 瓦斯的热值为：（在0℃, 101.325kPa下） 低热值：14.63MJ/m3(约3494 kcal/ Nm3) 高热值：16.24 MJ/m3(约3878 kcal/ Nm3)
煤层气特征及用途
煤层气储量
煤层气是煤层本身自生自储式的非常规天 然气，世界上有74个国家蕴藏着煤层气资 源，全球埋深浅于2000米的煤层气资源 约为240万亿立方米，是常规天然气探明 储量的两倍多，中国煤层气资源量达36.8 万亿立方米，居世界第三位。 目前，中国煤层气可采资源量约10万亿立 方米，累计探明煤层气地质储量1023亿 立方米，可采储量约470亿立方米。
（5）根据个井出煤粉和砂的情况，定期和不定期进行 不间断的稀释工作。 （6）液晶显示屏显示主页面：电压、电流、频率、井 下液面、井下温度、井口温度、液体排量、总排液量、 产气量、管线阀门开度、平衡阀门开度。 (7) 根据用户要求，配置无线数据远程传输及监控系统。 煤层气井智能排采设备是一种全自动的电潜泵排采系统， 隶属无杆泵，可实现一年以上不检泵、不修井。是丛式 井和井身质量差的垂直井排采的最佳设备。特别是针对 水平分支井，采用该设备可直接利用目前的工程井进行 排采，无需施工生产井。
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
煤层气煤层气（coal bed gas）又称煤层甲烷（coal bed methane），是一种由煤生成，以CH4为主的非常规气。
煤矿在开采过程中不时涌出或爆炸的“瓦斯”就是煤层气。
通过对大量煤层气体的研究和测定可知，煤层气是包括无机气体成分、C1~C6正构烷烃、异构烷烃、环烷烃和芳烃气体成分在内的一种混合气体，但以甲烷为主，一般占气体组成的80％~90％以上，乙烷以上重烃气体含量较低，一般小于5％。
N2和CO2往往是含量仅次于CH4的气体成分，分别可达20％~5％和5％以下。
煤层气是一种洁净能源，勘查开发利用煤层气有助于改善能源结构和生态环境。
煤层气作为一种新能源开发利用，具有极大的经济价值和社会效益。
迄今为止，世界上开展煤层气勘查、开发和研究的国家和地区已达30余个，但只有美国进入了商业性工业生产，成功地建立了煤层气工业体系，加拿大和澳大利亚也有所突破。
截止2001年，美国圣胡安、黑勇士皮申斯、粉河等盆地煤层气生产井有14000余口，年产量已达480亿m3，超过全国天然气年总产量的5%。
我国是世界第一产煤大国，煤层多，分布面积广。
20世纪80年代以来，煤炭、石油和地矿系统以及有关高校和研究单位进行了一系列煤层气重大研究和勘探开发工作，在近30个矿区施工煤层气参数井或开发试验井约210口，先后在山西柳林、三交、石楼、乡宁、晋城、寿阳，辽宁铁法、阜新，淮南新集，陕西韩城等地区获得工业气流，提交了约1000亿m3的工业储量，同时取得了一批理论研究成果，概略地查明了我国煤层气资源的分布赋存格局。
一、煤层气的形成作用煤炭源于陆生高等植物，煤的原始有机物质主要是碳水化合物、木质素，成煤作用由泥炭化和煤化作用2个阶段完成。
由植物-泥炭-褐煤-烟煤-无烟煤，是经过未成岩-成岩-变质作用-泥炭化-煤化的全过程。
泥炭化阶段（成岩期前），有机质在低温(<50℃) 和近地表氧化环境中，由于细菌的作用，生成少量甲烷及二氧化碳，呈水溶状态或游离状态而散失。
煤层气——精选推荐
一、名词解释（6个，每个5分，共30分）1、煤层气：煤层气是赋存于煤层及其围岩中的与煤炭共伴生的非常规天然气资源，其主要气体组分为甲烷(CH4)，是地史时期煤中有机质的热演化生烃产物。
2、煤矿瓦斯：在煤炭工业界通常将涌入煤矿巷道内的煤层气称之为煤矿瓦斯，其气体组分除煤层气组分外，还有煤矿巷道内气体的成分，如氮气、二氧化碳等空气组分以及一氧化碳、二氧化硫等采矿活动所产生的气体组分。
3、煤：由高等植物、浮游生物经过复杂的物理化学作用形成，包括有机和无机化合物的混合物，组成、结构非常复杂且不均一。
4、煤层：自然界中由植物遗体转变而来沉积成层的可燃矿产，由有机质和混入的矿物质所组成。
5、煤储层：鉴于煤层是煤层气的载体，煤层气界将煤层称之为“煤储层”（即煤层气储层），以示与煤层、常规油气储层的概念区别。
6、成煤物质：由于聚煤条件的不同，沉积了不同的成煤物质，主要包括包括包括高等植物、高等植物的稳定组分和浮游生物等。
7、聚煤作用：聚煤作用是古气候、古植物、古地理和古构造诸因素综合作用由高等植物及浮游生物经过复杂物理化学变化聚集成煤的过程。
8、煤的工业分析：煤的工业分析又叫煤的技术分析或实用分析。
它包括水分、灰分和挥发分产率以及固定碳四个项目，用作评价煤质的基本依据。
9、割理：割理是内生裂隙，与构造作用形成的外生裂隙相对应，是煤化过程中失水及烃类产生，煤基质收缩引起张力及高流体压力引起，通常分为两组，面割理和端割理，互相垂直，且垂直于层面方向。
10、面割理：割理中延伸距离较长、范围较大的一组，受最大主应力控制。
11、端割理：延伸范围局限于面割理之间，受最小主应力控制。
12、Klinkenberg效应：在多孔介质中，气体分子就与通道壁相互作用（碰撞），从而造成气体分子沿孔隙表面滑移，增加了分子流速，这一现象称为分子滑移现象。
这种有气体分子和固体间的相互作用产生的效应称为Klinkenberg效应。
13、含气量：单位重量煤中所含煤层气的体积，单位：m3/t。
煤层气
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；Y ang ＆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）。
煤层气(煤矿瓦斯) 排放标准
煤层气(煤矿瓦斯)排放标准1. 煤层气(煤矿瓦斯)的定义煤层气是一种天然气，主要成分是甲烷，是在煤层中吸附形成的气体。
它是煤矿开采过程中释放出来的一种有害气体，对人体和环境有一定的危害。
为了保护环境和人民的生命财产安全，对煤层气排放进行规范是十分必要的。
2. 煤层气(煤矿瓦斯)排放的危害煤层气排放对环境和人体有着直接的危害。
煤层气中的甲烷是一种温室气体，对臭氧层和气候变化具有一定的影响。
煤层气在一定浓度下对人体有毒，易引起爆炸和中毒事故。
煤层气排放还会造成地质灾害，对矿井的安全生产有着潜在的危害。
3. 煤层气(煤矿瓦斯)排放标准的制定背景为了规范煤层气的排放，保障环境和人民的生命财产安全，国家和地方政府出台了一系列的煤层气排放标准。
这些标准的制定旨在降低煤层气的排放浓度，保护环境，促进煤炭行业的可持续发展。
4. 煤层气(煤矿瓦斯)排放标准的内容煤层气排放标准主要包括煤层气排放浓度的限值、监测与检测要求、排放治理技术等方面的规定。
其中，煤层气排放浓度的限值是最为关键的内容，它直接影响着煤矿企业的生产经营和环境保护工作。
根据国家和地方政府的相关规定，对不同煤矿企业的煤层气排放浓度进行了具体的限制，要求企业必须采取有效措施，将煤层气排放浓度控制在规定范围内。
5. 煤层气(煤矿瓦斯)排放标准的执行与监督为了确保煤层气排放标准的有效执行，国家和地方政府加强了对煤矿企业的监督检查力度。
政府加大了对煤矿企业的排放监测和检测力度，要求企业建立完善的监测系统，定期向政府部门报告排放情况。
另政府对排放不达标的企业进行处罚，并要求企业进行整改，以确保其排放达标。
6. 煤层气(煤矿瓦斯)排放标准的效果与展望近年来，煤层气排放标准的实施取得了显著的成效。
煤矿企业对煤层气的排放浓度有了更加严格的控制，煤矿周边的环境质量得到了明显改善。
然而，也要看到，一些地方煤炭行业的环保工作仍存在不足，排放标准的执行仍然面临一定的挑战。
未来，我们应该进一步加强排放标准的执行力度，加大对不达标企业的处罚力度，推动煤炭行业朝着高质量、可持续发展的方向前进。
煤层气知识
煤层气用户手册一、简介：煤层气是指储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、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。
俗称“瓦斯”，热值是通用煤的2-5倍，1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，[1] 几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。
煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。
煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。
在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。
煤层气的开发利用具有一举多得的功效：洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。
为国家战略资源。
煤层气（天燃气）主要特点有：1、主要成分是甲烷，其含量一般在90%以上（），是一洁净的新型能源；2、热值高，每立方米发热值为8000-9000千卡/标米3，约相当于同体积城市燃气热值的2.4-2.7倍；3、燃烧充分，元素，无污染；易燃、易爆。
二、用途性质：煤层气可以用作民用燃料、工业燃料、发电燃料、汽车燃料和重要的化工原料，用途非常广泛。
每平方煤层气大约相当于9.5度电、3 m3水煤气、1L柴油、接近0.8kg液化石油气、1.1-1.2L汽油，另外,煤层气燃烧后几乎没有污染物，因此它是相当便宜的清洁型能源。
在一定的空间范围内，煤层气比空气轻，其密度是空气的0.55倍，稍有泄漏会向上扩散，只要保持室内空气流通，即可避免爆炸和火灾。
而煤气、液化石油气密度是空气的1.5—2.0倍，泄漏后会向下沉积，所以危险性要比煤层气要大的多。
煤层气爆炸范围为5—15%，水煤气爆炸范围6.2—74.4%，因此，煤层气相对于水煤气不易爆炸，煤层气不含CO，在使用过程中不会象水煤气那样发生中毒现象。
煤层气
一级保养，对抽油机的各部件进行维护
二级保养，对抽油机进行整体维修
21.煤层气从煤层的产出过程：
当煤层压力降低到一定程度时，煤中被吸附的甲烷开始与微孔隙表面分离，由于隔理中的压力降低，解析作用也可在煤层的割理基岩界面上发生，解析的气体通过基岩和微孔隙扩散进入裂缝网络中，再经过裂缝网络流向井筒。
19.抽油泵的工作原理：
（1）上冲程：抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上的游动阀受管内液柱压力而关闭。泵内压力降低，固定在环形空间内液柱压力（沉没压力）与泵内压力之差的作用下被打开。泵内吸入液体，井口排出液体。
（2）下冲程：柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。泵内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上液柱压力时，游动阀被顶开。柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部，使泵排出液体。
22.煤层气排采的基本原则：
煤层气的产出要经过排水降压，使吸附在煤基质表面的气体解析，并通过割理·裂隙扩散·渗流到达井筒，从而产出地面。
23.开井关井：
1，准备工作：穿戴好劳保用品，准备好工具。
2，检查进口设备，地面设施，工艺流程，仪表齐全完好，抽油机各部件完好。
3，新投井要试压。
4，检查管线无堵塞现象。
10，调整盘根盒压冒的松紧，是光杆既不发热又不渗漏。
生产正常，方可离开。
5，启动抽油机
6，开井后通过（听，看，摸）检查抽油机运行是否正常
7检查正常工作人员可离开井
关井
1，关井前记录各资料
2，根据抽油井的特性，将井停在上冲程的1/3,1/2处。
3，按控制柜的“停止”按钮，待驴头停至要求位置后，拉紧刹车，断开电源。
4，录取关井资料记录在表上。
煤层气概述
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
煤层气简介
2
① 原生生物气
② 热成因气
③ 次生生物气。
煤层气生成过程示意图
From ***
煤层气的物质组成、物理化学性质
CH4 大于80%，其 它 C1~5 气态烃 。甲烷为无色、 无味、无臭、无 毒害气体。
煤对三种气体的吸 附能力与速率快慢 顺序为： CO2>CH4>N2 。 故在注气增产技术 中，常用C02驱替甲 烷，用N2降低CH4的 有效分压。
天然气（油型，煤型） 广义：自然界一切天然生成的气体 狭义：蕴藏于地层中的烃类气体。 1 煤型气：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。 油型气：是指腐泥型干酪根（ 酐酪根是沉积物中不溶 于碱、非氧化型酸和有机溶剂的分散有机质）进入成 熟阶段后所形成的天然气。也叫油成气。 煤层气只是煤成气的其中一个部分。 现重点介绍非常规煤层气知识。
3、天然气管网建设加快煤层
气产业发展，提高销售利用， 降低成本。
中国各含气区煤层气资源量分布图
3479 ×108m3 68763 ×108m3
11139 ×108m3
×108m3
172490
28895 ×108m3
28286 ×108m3
1561 ×108m3
中国各成煤时代煤层气资源分布图
国家能源局 发布煤层气 产业政策 ：加
寺河120兆瓦煤层气电厂设备
煤层气液化
煤层气开发意义、现状和前景
中国煤层气勘探开发前景
中国煤层气开发“十一五”规划
2010产量 2010年，产量达 100亿立方米。其
2020产量 2020年，产量达 400亿立方米。
2020储量
煤层气——精选推荐
第一章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。
2.非常规天然气是对产自常规储气层(如气藏气、气顶气和石油中的溶解气)之外的天然气的总称，包括水溶气、煤层气、页岩气、致密气、油页岩、可燃冰等.3.常规天然气由常规油气藏开发出的天然气，即勘探实践发现的能够用传统的油气生成理论解释的天然气，称为常规天然气4.煤层气的来源第一种来源是有机质在煤化作用过程中生成的；第二种来源是由于火成岩侵入或碳酸盐受热分解生成的CO经断层等通道侵人到2含煤地层之中；第三种来源是放射性物质蜕变过程生成的或地下水放出的放射性惰性气体氡及惰性气体氦。
5.煤层气勘探开发有三重意义：1）煤层气是一种新型洁净能源，其开发利用可弥补常规能源的不足。
2）减灾和降低矿井生产成本。
3）环境意义。
第二章6.煤型气是指煤系中煤和分散的有机质在成岩和煤化作用过程中形成天然气，以游离状态、吸附状态和溶解状态赋存于煤层和其他岩层内，其成分大多以甲烷为主，也可以以氮气、二氧化碳或重烃为主。
其中赋存在煤层中、成分以甲烷为主的煤型气，成为煤层气或煤层甲烷，赋存在围岩中的煤型气称为煤成气。
瓦斯是赋存在煤层中的煤层气与采动影响带中的煤成（层）气、采空区的煤型气和采掘活动过程中新生成的各种气体的总称。
*7.生物成因气的生成有两种机制：① 二氧化碳的还原作用产生甲烷 ;②醋酸、甲醇、甲胺等经发酵作用转化成甲烷。
8.热成因气：在温度（>50℃）和压力作用下，煤有机质发生一系列物理、化学变化，煤中大量富含氢和氧的挥发分物质主要以甲烷、二氧化碳和水的形式释放出来。
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形成热成因甲烷大致分三个阶段：①褐煤至长焰煤阶段——生成的气量多，成分以CO2 为主，（占72~92%），烃类＜20%且以甲烷为主，重烃气＜4%。
②长焰煤至焦煤阶段——烃类气体迅速增加，占70~80%，CO2 下降至10%左右。
第二章 煤层气的基本概念与性质
采煤界习惯将前三个带统称为“瓦斯风化带”。
浅部煤层气成分垂向各带气体组成 名 称 CH4 （体积 %） CO2 （体积 %） N2 （体积 %）
CO2—N2 带
瓦斯 风化带 N2带 N2—CH4 带
< 10
< 20 < 80
> 20
< 10～20 < 10～20
20～80
> 80 < 80
甲烷带
CH4带
可以分为油成气、煤成气和它成气三大类。
煤成气和油成气的主要区别有以下几点： 1、气源不同 自生油岩系。 煤成气来自煤系和煤层；油成气来
2、干酪根类型不同 气以腐泥型和过渡型为主。
煤成气以腐植型为主；油成
3、甲烷碳同位素比值（δ13C1）不同
煤成气
δ13C1
=-20～-30‰，偏重；油成气δ13C1 =-30～-55‰，偏轻。
由一个含煤岩系生成的“煤成（型）气”中，
现今储集在煤层内的“煤层气”是其很少部分， 能够聚集成常规天然气藏的更是少部分，大部分 气体逸散。
3、瓦斯 是指煤矿生产过程中，从煤层、岩层和采空区放出的各 种有害气体的总称。 在陈述煤层气的地质问题时， 煤层气与瓦斯两个术语是同义词； 在陈述煤矿巷道里的“瓦斯”时， 二者又不能完全看成同义词。
0.02～ 0.29
0.12～ 2.10 0.02～ 0.38
0.92～ 1.63
0～ 15.88 4.63～ 30.87
钻井煤芯解 83.47～ 99.43 吸气 矿井煤岩解 66.35～ 99.85 吸气
微量 微量
由此可知，组成瓦斯的成分包括：甲烷（沼气）CH4， 一般可占到80%以上；二氧化碳CO2和氮N2，一般占1%～ 20%左右；重烃及其化合物，包括乙烷C2H8、丙烷C3H8、 丁烷C4H10、戊烷C6H12等，含量很少，一般在1%以下；
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市场需求巨大
在中国的一次性能源消费结构中，煤炭约占 74.6%，处于主导地位，石油占17.6%，而天然气 仅占2%，远低于23%的世界平均水平。随着终端能 源需求逐步向优质高效洁净能源转化，燃气的需 求迅速增长，市场供应缺口较大 开发利用煤层气，可以节约资源，有效弥补 我国常规天然气供用量的不足，优化能源结构， 煤层气利用市场潜力很大。
特征及用途 • 煤层气的热值是通用煤的2-5倍，与天 然气热值相当。1立方米纯煤层气的热 值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤 。可以与天然气混输混用，而且燃烧 后很洁净，几乎不产生任何废气，是 上好的工业、化工、发电和居民生活 燃料
特征及用途 • 煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明 火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故 的根源。煤层气直接排放到大气中， 其温室效应约为二氧化碳的21倍，对 生态环境破坏性极强。在采煤之前如 果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将 降低70%到85%。
煤层气抽采难度大， 煤层气抽采难度大，利用率偏低
我国煤层赋存条件、地质构造复杂，煤层气抽采环境 千变万化，抽采技术与装备不够先进，抽采难度还很大。 随着矿井开采深度加大，地应力和压力增加，煤层气抽采 难度还会进一步增大。 抽采率偏低，平均仅为23%，而美国、澳大利亚等主 要产煤国家煤层气抽采率均在50%以上。 我国煤层气资源利用率较低，2000年,我国煤层气的 利用率为57%,到2008年已降31%，而发达国家已基本上全 部利用。
煤炭、 煤炭、煤层气矿业权重叠
矿权和气权分离，是目前煤层气开发中面临的主要问 题之一。 矿权和气权的审批权分别在不同的部门，煤层气是部 一级发证，煤炭则是部省两级发证。采煤和采气矿权管理 部门不统一，致使政府的监管力度不够。 国家原则上规定先采气再采煤，但实际上难以执行。 从目前国家对能源的迫切需求来看，停止煤矿生产，让煤 层气先开采是不可行的。
特征及用途
煤层气发电
我国煤层气发电装机容量92万千瓦，跟煤电相 比，减排CO2的效果比较明显。 山西晋煤集团寺河煤层气发电厂是世界上最 大的煤层气电厂，拥有60台发电机组，装机容量 为12万千瓦，年发电量约8.4亿度，年利用煤矿瓦 斯约1.8亿m3。 煤层气发电成本较高，发电上网难。我国煤 层气发电规模较小，大部分是公司自备煤层气发 电厂，总装机容量还很小。
煤层气的物理性质
煤层气的物理性质
气体 味 CH4 无 无 色 相对 比重 水溶性 爆炸性 毒性 0.554 难溶 5~16 % 无 0.97 微溶 12.5~ 75% 有 CO 微有 甜 无 无 1.52 易溶 不爆 无 无 1.19 易溶 4.3~4 5.5% 有 有 有 无 2.27 易溶 褐红色 1.57 极易溶 0.07 微溶 4~74.2 % 无 CO2 略带 酸味 H2S 臭味 SO2 酸味 硫磺味 NO2 有刺激 味 H2 无 无
中国煤层气的开发利用前景
煤层气的开发利用， 煤层气的开发利用，是一举多得的民生工程 ，具有广阔的发展前景 巨大的经济效益 保障煤矿安全生产 改善我国的能源结构， 改善我国的能源结构，缓解常规油气供应紧张状 况 保护大气环境
良好的资源和政策条件 我国煤层气资源十分丰富，在区域分布 、埋藏深度等方面也有利于规划开发。 我国已基本形成了国家支持煤层气抽采 利用的政策体系，并且支持力度不断加大 ，各地和企业的积极性空前高涨，煤层气 抽采利用的政策环境、社会环境十分有利 。
煤层气
定义
煤层气：俗称瓦斯，是指与煤炭共 伴生、赋存于煤层及围岩中、以 甲烷为主要成分的混合气体。是 一种新型洁净能源和优质化工原 料。
煤层气的化学组成 煤层气的化学组分有烃类气体（甲烷及其同 系物）、非烃类气体（二氧化碳、氮气、 氢气、一氧化碳、硫化氢以及稀有气体氦 、氩等）。其中，甲烷、二氧化碳、氮气 是煤层气的主要成分，尤以甲烷含量最高 ，二氧化碳和氮气含量较低，一氧化碳和 稀有气体含量甚微。
中国煤层气开发利用存在的主要问题
科研投入不足， 科研投入不足，技术创新不够 煤炭、 煤炭、煤层气矿业权重叠 相关政策落实不到位， 相关政策落实不到位，企业积极性不 高 煤层气抽采难度大， 煤层气抽采难度大，利用率偏低
科研投入不足， 科研投入不足，技术创新不够
我国煤田地质构造复杂，煤层气赋存条件差， 普遍存在低储层压力、低渗和低饱和度的“三低 ”不利条件，从理论和技术方面都存在许多关键 性难题，缺乏一些公益性、前瞻性、基础性、共 性关键技术与装备等安全技术研究，资金、科研 投入不足，致使煤层气开发利用与治理等方面的 技术研究工作和创新进展缓慢 。
中国煤层气开发利用现状
我国煤层气已进入快速发展轨道 全国煤层气探明储量达到1700亿m3，与2005年相 比，增长70%；累计施工煤层气井3600多口，增长 5倍；年产量达7亿m3，增长18倍，产能达到25亿 m3。 煤层气抽采利用不断取得进展 2009年累计抽采煤层气64.5亿m3，利用19.3亿m3 ，其中地面煤层气产量10.1亿m3，利用量5.8亿 m3,与2005年相比，五年时间煤层气抽采量、利用 量增加了约3倍。
加拿大: 加拿大: 煤层气资源量占世界第二位，连续 油管施工技术和煤层气液氮压裂技术两项 关键技术,生产区域主要在西部的阿尔伯特 省。 德国: 德国 在煤层气发电利用上较为成功，主要 技术特点是模块化燃气发电机组，采用集 装箱式设计,便于拆装、运输，对30%浓度 以上甚至略低于30%甲烷浓度的气体进行发 电利用，实现了电热联产。
作为一种新的洁净、高效、优质、 作为一种新的洁净、高效、优质、 安全的能源， 安全的能源，煤层气的开发利用具有 广阔的发展前景， 广阔的发展前景，我国煤层气产业将 进入快速发展的新时期。 进入快速发展的新时期。
相关政策落实不到位， 相关政策落实不到位，企业积极性不高
2006年10月，财政部出台了《关于煤层气勘探开发进 口物资免征进口税收的有关规定》。 2007年2月，财政部、税务总局等出台《关于加快煤 层气抽采有关税收政策问题的通知》。 2007年4月，财政部出台《关于煤层气(瓦斯)开发利 用补贴的实施意见》。 但这些政策并没有得到很好地落实，有些政策还需要 进一步完善。由于煤层气的开发利用具有投资大、回收期 长、初期产量低、生产成本高等特点，一些煤层气开发企 业在发展初期表现出积极性不高，而一些利用企业甚至处 于亏损状态。
适应低碳经济与环境保护的要求
煤层气与石油、煤炭相比，同样热值释放到大 气中的CO2比石油少50%，比煤炭少75% 每利用1亿m3甲烷，相当于减排150万吨CO2。 2009年，我国利用煤层气19.3亿m3，共减少排放 2880万吨 CO2 。 煤层气的开发利用不仅可以有效降低甲烷的排 放量，而且能够大大减排温室气体CO2，保护大气 环境，这正是目前低碳经济所倡导的 。
煤层气资源状况
世界主要产煤国煤层气资源表
根据国际能源机构 (IEA)估计，全球煤层 气资源总量达 260×1012 m3 。世界煤 层气储量约占世界天 然气总储量的30%以上 。
煤层气资 国家 源（万亿 m3） 俄罗斯 加拿大 中国 美国 澳大利 亚 113 76 36.8 21 14
国家
煤层气资 源（万亿 m3） 3 3 2 2 1
特征及用途
• 在国际能源局势趋紧的情况下，作为一种优 质高效清洁能源，煤层气的大规模开发利用 前景诱人。煤层气的开发利用还具有一举多 得的功效：提高瓦斯事故防范水平，具有安 全效应；有效减排温室气体，产生良好的环 保效应；作为一种高效、洁净能源，产生巨 大的经济效益。
特征及用途 • 煤层气的用途 • 用于发电燃料、工业燃料和居民生活燃料 ；还可液化成汽车燃料，也可广泛用于生 产合成氨、甲醛、甲醇、炭黑等方面，成 为一种热值高的洁净能源和重要原料，开 发利用的市场前景十分广阔。
煤层气工业利用 煤层气用作工业、汽车燃料，等同于天 然气，是一种清洁燃料，可以替代汽油， 不仅气价便宜，而且更加环保 。 煤层气作为一种优质的化工原料，可以 用来生产炭黑、合成甲醇、合成氨和生产 乙炔等，具有投资小、成本低、占地少、 不污染环境等优点。
煤层气民用
我国煤层气民用量占煤层气总利用量的70%以 上，2009年民用瓦斯用户超过87万户。 重庆中梁山煤电气公司，目前拥有瓦斯用户近 9万户，已为城乡居民供气m3，瓦斯供气管 网长达300多km，横跨重庆主城区九龙坡、沙坪坝 、大渡口三区，年利用瓦斯量达到4000多万m3。
德国 波兰 英国 乌克兰 哈萨克 斯坦
国外煤层气开发利用现状
美国:世界上最早开始煤层气地面开发，煤 美国 层气商业化开发利用最为成功、规模最大 。 1983年到1995年的12年间，煤层气年产量 从1.7亿m3猛增至250亿m3，2005年煤层气产 量达500亿m3。 抽出的煤层气主要是注入天然气管道系统 ，其次为就地利用和发电 。
中国煤层气开发利用现状
中国42个主要含气盆地埋深2000 m以浅的煤层气 地质资源量36.81万亿m3,主要分布在华北和西北 地区(占总资源量84.4%),与陆上常规天然气资源 量38万亿m3基本相当。 中国煤层气主要集中在沁水盆地南部、铁法和阳 泉矿区。全国95%的煤层气资源分布在晋陕内蒙古 、新疆、冀豫皖和云贵川渝等四个含气区，其中 晋陕内蒙古含气区煤层气资源量最大，占全国煤 层气总资源量的50%左右。
特征及用途
• 煤层气可以用作民用燃料、工业燃料、发电燃料 、汽车燃料和重要的化工原料，用途非常广泛。 每标方煤层气大约相当于9.5度电、3 m水煤气、 1L柴油、接近0.8kg液化石油气、1.1-1.3L汽油
• 煤层气比空气轻，其密度是空气的0.55倍，稍有 泄漏会向上扩散，只要保持室内空气流通，即可 避免爆炸和火灾。而煤气、液化石油气密度是空 气的1.5—2.0倍，泄漏后会向下沉积，所以危险 性要比煤层气要大的多
煤矿安全形势严峻， 煤矿安全形势严峻，变害为利
中国有近八成的重大煤矿事故都祸起瓦斯2009 年，全国26个产煤省（区、市）煤矿共发生瓦斯 事故143起、死亡710人。 煤层气的抽采利用，可以有效降低煤层中的 甲烷含量，实现煤炭在低瓦斯状态下开采，保障 煤矿的生产安全，减少矿难的发生。 煤层气开发利用量不断增加，煤矿瓦斯防治 体系建设得到加强，瓦斯事故和死亡人数随之不 断下降。