关于煤层气的一些基本概念
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。
煤层气储层特征研究分解
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，而最终的储力
超压——煤层气井喷
三、储层的空隙压力与原地应力
2、煤层气瓦斯压力
煤层气（瓦斯） 压力是指在煤田勘探钻孔或煤矿矿井中测得的煤 层孔隙中的气体压力。煤储层试井测得储层压力是水压，二者的测试 条件和测试方法明显不同。煤储层压力是水压和气压的总和，在封闭 体系中，储层压力中水压等于气压；在开发体系中，储层压力等于水 压与气压之和。
同一煤样吸附不同气体：CO2>CH4>N2
CH4 CO2 N2
8
10
CH4 CO2 N2
8
10
四、煤储层的吸附性
2、煤层气吸附／解吸过程的差异与解吸作用类型划分
地质条件下的煤层气吸附过程与开采条件下的煤层气解吸过程的差异对比
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 人为的排水-降压-解吸过程（是一 过程之中（是一种“自发过程”） 种“被动过程”）
一、煤层气的概念
1、煤层气
煤层气是以甲烷为主要成分的矿产，是在煤化作用过程中形成、储集 在煤层及其临近岩层中的非常规天然气。
2、煤层气储层
煤层作为煤层气的源岩和储层，具有2方面的特征：一是在压力作用 下具有容纳气体的能力； 二是具有允许气体流动的能力。
二、煤储层的渗透性
1、概念
储集层的渗透性是指在一定压力差下，允许流体通过其连通孔隙的 性质，也就是说，渗透性是指岩石传导流体的能力，渗透性优劣用渗透 率表示。
煤层气
一、名词解释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二填空题1煤层气形成阶段：原生生物气生成阶段、热降解气生成阶段、热裂解气生成阶段和次生生物气生成阶段。
煤层气的成因
• 煤层气的定义与特性 • 煤层气的成因机理 • 煤层气的形成过程 • 煤层气形成的影响因素 • 煤层气勘探与开发
01
煤层气的定义与特性
煤层气的定义
01
煤层气：指赋存在煤层中以甲烷为主要成分的烃类气体，有时 也包含少量乙烷、丙烷和丁烷。
02
煤层气俗称“瓦斯”，是一种清洁能源，具有高热值和低污染
生成气体的组成
煤层气主要由甲烷组成，还含有少量的一氧化碳、 二氧化碳、氮气等气体。
煤层气的富集阶段
气体扩散作用
在煤化作用和煤层气的生成阶 段，气体通过扩散作用向煤层
孔隙中聚集。
气体吸附作用
煤层中的孔隙具有吸附作用， 能够将气体吸附在孔隙表面。
压力作用
随着煤层中气体的聚集，压力 逐渐升高，促使气体向邻近的 砂岩层和石灰岩层扩散和运移 。
盖层封闭性能
盖层的封闭性能对煤层气的保存和聚 集具有重要作用。盖层封闭性能越好， 煤层气越容易在煤层中聚集。
05
煤层气勘探与开发
煤层气勘探技术
01
02
03
地球物理勘探技术
利用地震、电法等物理方 法探测煤层气的分布和储 量。
钻井勘探技术
通过钻井获取煤层气样品， 分析其成分和储层参数。
遥感技术
利用卫星或无人机遥感技 术监测煤层气分布和动态 变化。
化学成因
煤层气是在高温高压条件下，煤中的有机质通过化学反应转化生成的气体。这 种反应可以在水或干燥条件下进行，生成的气体可以是烃类气体或非烃类气体。
影响因素
温度、压力、气体组分和气体运移条件等。
03
煤层气的形成过程
煤化作用阶段
煤化作用
随着地壳运动和沉积环境的变化，煤层经历了从泥炭到无烟煤的演 化过程，这个过程中煤的化学成分和物理性质发生了变化。
煤层气
可采储量(108m3) 447.07 218.38 38.65 75.06 71.45 1.80 85.45 937.86
三、 煤层气开发
3.1 中国煤层气勘探开发阶段
沁水、阜新盆地 开发试验 优选有利目标 技术储备 资源评价 技术探索 前期研究 1987-1993 勘探选区 1994-2000 开发试验 沁水、鄂尔多斯 煤层气田规模开发 规模开发
三、 煤层气开发
3.2 中国煤层气勘探开发单位
煤炭 系统
山 西 晋 煤 、 阳 煤 、 潞 煤 集 团 ： 沁 水 开 发
中石油
中石化
大专 院校
国外 公司
矿 大
廊 坊 分 院 ： 综 合 研 究 、 勘 探 、 开 发 前 期
华 北 油 田 ： 沁 水 勘 探 开 发
长 城 公 司 ： 阜 新 开 发 、 对 外 技 术 服 务
2015-2-24
四 煤层气开采技术
B、煤层气行业常用压裂液
1、活性水压裂液：洁净水+助排剂+盐（氯化钾） 2、清洁压裂液：表面活性剂+胶束促进剂+盐（氯化钾） 3、冻胶压裂液：HPG+盐（氯化钾）+助排剂+交联剂+防腐剂+破胶剂等 4、线性胶压裂液：HPG+盐（氯化钾）+助排剂+活化剂+破胶剂 5、泡沫压裂液：二氧化碳与氮气泡沫压裂液
2015-2-24
四 煤层气开采技术
钻井液概念 ——对用于钻井作业过程中循环流体的总称。其主要作用：净化井眼、稳定井壁、 冷却钻头、平衡地层压力、润滑钻柱和钻头。 煤层气井常用钻井液 ——水基钻井液，多相分散体系：膨润土+盐水+各 种处理剂+加重材料+钻屑； ——油基钻井液，乳状液体系水为分散相+油为连
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。
煤层气基础知识(整理)
1.1. 煤层气的定义和基本特征从矿产资源的角度讲，煤层气是以甲烷为主要成分（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，可以利用开发技术将其从煤层中采出并加以利用的非常规天然气。
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、化学性质和特殊的岩石力学性质，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别（详见表1.1），表现出鲜明的特征。
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1.2.1. 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。
根据气体生成机理的不同，可以将煤层气的成因类型分为生物成因和热成因两类。
生物成因气主要形成于煤化作用的未成熟期，而热成因气主要形成于煤化作用的成熟期和过成熟期。
1.2.1.1. 生物成因气生物成因气主要由甲烷组成，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降解作用而形成。
生物成因气又可以根据产生阶段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50 0C），在煤层埋藏较浅处（<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为主要成分的生物生成气。
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还原而成；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主要条件是：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，活跃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，微生物降解和代谢煤层中已经形成的湿气、甲烷和其它有机化合物，生成次生物成因气（主要是CO2和CH4）。
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。
煤层气煤矿瓦斯术语
煤层气（Coalbed Methane, CBM）是一种主要由甲烷组成的气体，存在于煤炭的孔隙和裂隙中。
它通常被视为一种非常规天然气资源。
煤矿瓦斯（Coal Mine Methane, CMM）是指在煤矿开采过程中，从煤层中释放出的瓦斯，主要也是甲烷，但可能含有其他气体如二氧化碳、氮气等。
煤矿瓦斯不仅是一种能源资源，也是煤矿安全的重要问题，因为它的积聚可能导致爆炸和窒息事故。
抽放瓦斯（Mine Ventilation and Drainage）是指通过专门的通风系统和抽放设备，控制矿井内瓦斯浓度，防止瓦斯积聚达到爆炸性混合物的浓度，并确保矿工的安全呼吸。
煤与瓦斯突出（Coal and Gas Outburst）是一种煤矿灾害，发生时煤体和瓦斯突然大量释放到矿井空间中，可能伴随着岩石的破坏，对矿工安全构成严重威胁。
瓦斯抽放井（CBM Well or Coal Mine Methane Well）是用于从煤层中提取煤层气或煤矿瓦斯的钻井。
压裂法（Hydraulic Fracturing）是一种增强煤层气开采的技术，通过向煤层注入高压液体来创造裂缝，从而增加煤层的渗透性，使煤层气更容易被抽出。
吸附解吸（Adsorption/Desorption）是煤层气储存和流动的关键过程。
甲烷分子在煤炭颗粒表面的吸附作用使得煤层气被固定在煤层中；而在开采过程中，压力降低导致甲烷解吸，从而可以被抽取出来。
这些术语是煤层气和煤矿瓦斯领域的基础概念，对于理解和研究这一领域至关重要。
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。
煤层气组成与性质
生物质结构
煤的结构
3、煤型气 是指含煤地层中煤和分散有机质，在成岩和煤化 过程中形成的天然气，以游离状态、吸附状态和溶解 状态赋存于煤层和其它岩层内。其中赋存在煤层中， 成分以甲烷为主的煤型气称为煤层气或煤层甲烷，赋 存在围岩中的煤型气称为煤成气。
daf
(cf/t)
三、主要生气阶段和产率
（1）褐煤至长焰煤阶段
而Ⅰ、Ⅱ型干酪根生成原油的Pr/Ph=1.43，
为姥植均势。 5）煤型（层）气的汞含量比油型气高，煤型气含汞8 万微克/m3，油型气7千微克/m3。
第三节 煤层气 地球化学组成的地质控制
1、 煤级
中国煤层气甲烷碳同位素组成
含煤时代
褐煤
δ13C1平均值，‰
长焰煤
-49.2/6 -57.3/1
气煤
-43.3/2 -59.1/4 -58.4/30
肥煤
-47.7/2 -56.2/2 -56.2/27 无烟煤 -36.7/7
新生界古近系 中生界侏罗－白垩系
-63.1/1
上古生界石炭－二叠系
焦煤 -55.0/7
瘦煤 -55.3/2
贫煤 -41.8/4
沁水盆地及外围甲烷稳定同位素分布 盆地甲烷稳定同位素特征
0 -10 -20 -30.2 -32 -31.9 -30.8 -31.2 -32.2 -32.5 32.6 -33 -30 -35.6 -35.3 -35.6 -40 -50 -60 -70 樊庄 潘庄 寺河 李雅庄 阳泉 矿区 -50.5 -56.3 -59.1 -61.5 -61.7 -35.5 -38.2
微量
微量
微量
三、煤层气的同位素特征
1、煤层甲烷稳定碳同位素分布
煤层甲烷稳定碳同位素的地域分布（据叶建平等，1998）
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。
煤层气开发理论与技术概论
煤层气的生成
次生生物气
煤层形成之后，被抬升或隆起时，在浅部煤层中温度降低到<56℃以下， 在此温度内，生成甲烷的细菌能够存活。这些细菌由地表水与地下水交换， 细菌随着水体进入煤层，并发生新陈代谢活动，生成甲烷－次生生物气。由 于我国对煤层甲烷的稳定碳同位素研究不够，因此对煤层气的类型鉴别能力 还不足，也就是说还不能证实那些盆地有次生成因的生物气。 但从目前资料分析，我国煤层气δ13C1值为-66.3‰～-13.3‰看，煤层中 存在生物气，而它们是早期菌解生物气还是次生生物气还有待证实。不过本 次评价的煤级为长焰煤—无烟煤Ⅱ、Ⅲ号，一般是不含早期菌解生物气的， 因此δ13C1<-58‰煤层气应为晚期成因的次生生物气。
煤层气的基本概念
煤 型 气 天然气 煤 成 气
煤矿瓦 斯
煤 层 气 CBM
油 型 气
CMM
煤层气与煤成气、煤矿瓦斯关系示意图
煤层气的基本概念
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（Gassy），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（N2）、二氧化碳（CO2）等空气 组分以及一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）等采矿活动所产 生的气体组分。 在煤层气概念引进初期，有些学者为便于业外人士了解 煤层气，通常在煤层气一词后加注“俗称煤矿瓦斯”。 近年来，国内外有些学者为区分两者之间的概念差异， 将通过煤矿井下抽放（Gas Drainage in-mine）、采动区（ GOB）抽放或废弃矿井（Abandoned Mines）抽排等方式获得 的煤层气称之为Coal Mine Methane（缩写为CMM）。
不同学者从不同的角度分别命名为煤层气、煤层甲烷等，常见的英文 名称有Coalbed Methane、Coal Seams Gas等，一般缩写为CBM。煤层气 业内绝大多数学者普遍采用 “ 煤层气（Coalbed Methane）” 。
煤层气成因及定义
煤层气的定义及成因
1. 煤层气的定义
煤层气，是指赋存在煤层中以甲烷（CH4）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。
2.煤层气的成因
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，发热量和固定碳含量增加，同时也生成了以甲烷为主的气体。
煤化作用要经历两个过程，即生物成因过程和热成因过程，生成的气体分别称为生物成因气和热成因气。
生物成因气主要形成于煤化作用的未成熟期，而热成因气主要形成于煤化作用的成熟期和过成熟期。
生物成因气可形成于煤化作用早期阶段（原生生物气），也可由微生物次生作用形成于褐煤～焦煤阶段中的任何阶段（次生生物气）；热成因气可以通过沉积有机质的热催化降解作用形成（热解气），也能够通过对已生成烃类或沉积有机质的热裂解而形成（裂解气）。
3.煤层气与常规天然气的关系与差异
煤层气又称煤层甲烷（Coalbed Methane(CBM))，由于其独特的赋存状态（以吸附态为主）、非常规储层（典型的自生自储、多重孔渗的有机储层）和特有的产出机理（排水－降压－解吸－采气）等特征，因此煤层气被称之为非常规天然气。
与常规天然气相比主要异同如下：
次为CO2、N2等，热值为36.72KJ／m3（相当于1.22kg/m3标准煤），燃烧过程中基本无烟尘，可以说是一种非常洁净、热值高、优质、安全、开发利用前景广阔的新能源，也是造成煤矿井下事故的主要原因之一。
煤层气煤矿瓦斯术语
煤层气煤矿瓦斯术语全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：煤层气煤矿瓦斯术语指的是在煤矿中开采煤层气过程中用到的一系列专业术语。
煤层气是一种天然气，主要是由甲烷组成，在煤矿矿井中常常会产生瓦斯，如果不能及时排除，会对矿工的生命安全造成威胁，因此在煤矿瓦斯的处理过程中，一些术语是必不可少的。
1. 煤层气煤层气是指在煤层中嵌存的气体，主要成分是甲烷，也含有一定比例的二氧化碳、氮气等组分。
煤层气通常是由有机质在地质条件下经过一定过程生成的。
2. 煤层气勘探煤层气勘探是通过地质勘探方法，找出潜在的煤层气储量地点和瓦斯分布规律的过程，包括地质勘探、地球化学勘探、地球物理勘探等。
3. 煤层气开采煤层气开采是指通过钻井将煤层气从地下开采到地表的过程，包括水平钻井、压裂、人工提升煤层气等技术方法。
4. 煤层气采收率煤层气采收率是指在煤层气勘探和开采过程中从地下煤层中提取出来的煤层气占煤层总储量的比例，是评价煤层气勘探开采效果的重要指标。
6. 瓦斯抽采瓦斯抽采是指在煤矿矿井中通过管道和抽气设备将瓦斯从地下抽取到地表、处理和利用的过程，是保证矿工安全的重要措施。
7. 瓦斯爆炸瓦斯爆炸是指在煤矿矿井中由于瓦斯积聚、控制不当或其他原因引发的爆炸现象，对矿工的生命安全造成威胁。
8. 煤矿瓦斯治理煤矿瓦斯治理是指通过建设瓦斯抽采系统、完善安全生产管理体系等措施来控制和治理煤矿瓦斯，保障矿工的生命安全。
9. 煤矿瓦斯检测煤矿瓦斯检测是指通过安装瓦斯检测设备、定期对矿井中的瓦斯浓度进行监测和评估，及时提醒矿工瓦斯浓度超标的风险。
总结：以上是关于煤层气煤矿瓦斯术语的简要介绍，煤矿瓦斯是煤矿生产中不可或缺的一个环节，加强瓦斯防治技术和设备装备，是保障矿工生命安全和矿山顺利运行的关键。
希望通过对煤矿瓦斯术语的学习，可以更深入了解煤层气矿瓦斯的相关知识。
第二篇示例：煤层气是一种天然气，主要由甲烷组成，储存在煤矿岩层中。
煤矿瓦斯是指煤层中的瓦斯，主要由甲烷、乙烷等气体组成。
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
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第二章 煤层气的基本概念与性质
三、煤层气的同位素特征
我国不同地区、不同时代 和不同煤级中δ 13C1的分布 特征差异较大。 从区域上看，华北煤层气 δ 13C1为-78 ‰ ～-28 ‰ ， 华南煤层气δ 13C1为-68 ‰ ～-25 ‰ ，东北煤层 气δ 13C1为-68 ‰ ～-49 ‰ 。上述特征总体体现了 不同地质时代、不同构造 背景下煤中有机质生烃演 化的特点。
和富氢镜质组）高，并且CH4和C2H6的δ13C1值分布范围狭窄。
这种差异是由于富氢干酪根生成的脂肪型结构经热解产生的 CH4同位素值较低，而富氧干酪根生成的芳香型结构经热解生 成的CH4同位素值较重。
沁水盆地煤层气井排采气分析数据表（无烟煤）
样品 编号
FZ002
组分含量/%
CH4 98.99 C2H6 0.012 CO2 0.02
第二章 煤层气 的基本概念与性质
第一节 煤层气的基本概念
第二节 煤层气的化学组分
第三节 煤层气地球化学特征的影响因素 第四节 煤层气的物理性质
第一节 煤层气的基本概念
1、煤型气（煤成气）
是指含煤地层中煤和分散有机质，在成岩和煤化过
程中形成的天然气，以游离状态、吸附状态和溶解状态
赋存于煤层和其它岩层内。 过去认为天然气和油气田息息相关，后来发现了煤 成气，并成为天然气的一个重要类型。地壳中的天然气
“瓦斯风化带”以下的甲烷（CH4）带的气体成分才 是正常的瓦斯成分。 研究煤层瓦斯应该以正常瓦斯带，即甲烷带为对象。 正常瓦斯带气成分中的甲烷浓度理应不低于80％。 有些文献作者没有注意这一点，把“瓦斯风化带” 里的气体与正常甲烷带的气体混在一起作分析，以致 在讨论瓦斯成分与含量时往往发生概念不清。
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关于煤层气的基本概念
气体在煤层内有三种基本赋存状态，吸附气、游离气和溶解气；煤层气总量中以吸附气占绝大部分，游离气占少部分，溶解气占极少部分。
吸附等温曲线——在温度恒定的条件下，煤吸附甲烷的量与甲烷平衡压力的函数曲线。
煤对甲烷的吸附等温线通常可用兰格缪尔方程表示。
吸附质（气体）在单位质量吸附剂（固体）表面的吸附量取决于四方面因素：①吸附质（气体）的性质；②吸附剂（固体）的性质；
③吸附平衡的温度——我国采煤界用30℃，煤层气探查部门用取样点的地温。
④吸附质（气体）的平衡压力——一般加压到6 Mpa左右。
①煤层含气饱和度——
煤层孔隙被气体充满的程度。
通常从吸附等温曲线上求得，即含气饱和度等于实测含气量与原始储层压力在吸附等温曲线上所对应
的理论含气量的比值。
②临界解吸压力——
在煤层降压过程中，气体开始从煤基质表面解吸时所对应的压力值。
③吸附时间——
累计解吸出的气量占总吸附气量（包括残余气）的63.2%所需的时间，单位是小时或天数。
④煤储层压力——
煤储层孔隙内流体所承受的压力，常以兆帕〔斯卡〕MPa为单位。
⑤煤储层压力梯度——
在单位垂直深度内，煤储层压力的增量。
⑥煤储层压力系数——
实测储层压力与同深度静水压力之比。
按有关规程规定，煤层的瓦斯压力≥0.74 Mpa，该煤层具有突出危险性。
⑨废弃压力（abandonment pressure）——在现有经济技术条件下，煤层气井疏水降压所能达到的最低井底压力，又称枯竭压力。