天然气煤层气基础知识
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。
煤层气基本知识简介
一、天然气概述（1） 二、煤层气概述：（1） 1定义、成因、种类、性质 2煤层气储量，国际国内开采现状，以及未来发展前景， 3中石油目前开发现状 三、煤层气开采模式概述（1） 1.井下抽采 2地面抽采 四、钻井（定向井）（0.5） 五、完井，井身结构，井筒状况，井下工具（2）
油管生产 纯气井 套管生产 油套合采 油管生产 气水同产井 套管生产 油套合采 井筒无液柱 油压<套压 油压>套压 油压≈套压 油压《 套压 油压 》套压 油压≈套压 油压= 套压 油压< 套压 油压>套压
开井
关井
（压力稳定后
油管液柱高于环空液柱
油管液柱低于环空液柱
温度：
裸眼完井钻达油层顶部后，先下套管固井完成井
身，然后钻开产层投产。
表层套管
气层套管
气 层
裸眼完井法的优缺点： 优点：裸眼完井法的井底结构最简单， 油层全部裸露，渗滤面积最大，完井液对 产层的损害较小。 缺点：不能进行分层开采，不能采取防 止油层出砂措施． 因此，裸眼完井法只适用于油层岩石坚硬 的单一产层，以及裂缝性产层。
天然气粘度变化规律： 低压下（〈0.98MPa）: （1）几乎与压力无关； （2）随温度升高而增大； （3）随分子量的增大而减小； （4）非烃类气体比烃类气体的粘度高。 高压下（〉6.86MPa）: （1）随压力增大而增加； （2）随温度的增高而降低； （3）随分子量的增加而增加
1)地层温度：气层中部的温度，称为地层温度。地
流量 产量: 单位时间内从气井产出的气态或液 态物质的数量。常用m3/d表示。(标准状态) 绝对无阻流量：在气井井底流压等于 0.1MPa时气井的产量，它是气井的最大理 论产量。实际气井不可能按它进行生产。 无阻流量：是指气井井口压力等于0.1MPa 时气井的产量。
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
煤层气和天然气的区别
煤层气和天然气的区别
煤层气是一种以吸附状态为主、生成并储存于煤层及其围岩中的甲烷气体，发热量大于8100大卡/m3，与常规天然气相比主要不同点如下：
①煤层气基本不含碳二以上的重烃，产出时不含无机杂质，天然气一般含有含碳二以上的重烃，产出时含无机杂质；
②在地下存在方式不同，煤层气主要是以大分子团的吸附状态存在于煤层中，而天然气主要是以游离气体状态存在于砂岩或灰岩中；
③生产方式、产量曲线不同。
煤层气是通过排水降低地层压力，使煤层气在煤层中解吸-扩散-流动采出地面，而天然气主要是靠自身的正压产出；煤层气初期产量低，但生产周期长，可达20-30年，天然气初期产量高，生产周期一般在8年左右；
④煤层气又称煤矿井斯，是煤矿生产安全的主要威胁，同时煤层气的资源量又直接与采煤相关，采煤之前如不先采气，随着采煤过程煤层气就排放到大气中，据有关统计，我国每年随煤炭开采而减少资源量190亿m3以上，而天然气资源量受其他采矿活动影响较小，可以有计划地控制。
天然气的基本知识
天然气的基本知识1、煤层气是天然气的一种，俗称瓦斯。
是矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。
有时单独指甲烷(沼气)。
它是在煤的生成和煤的变质过程中伴生的气体。
在成煤的过程中生成的瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。
另外，在高温、高压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，继续生成瓦斯即煤层气。
2、瓦斯是无色、无味、无臭的气体，但有时可以闻到类似苹果的香味，这是由于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。
瓦斯对空气的相对密度是，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg。
瓦斯的渗透能力是空气的倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。
瓦斯的燃烧、爆炸性是主要灾害之一。
燃气管道的优点：安全、经济、环保、方便、快捷1、安全：天然气无味、无色、无毒为了保证天然气输配系统安全运行，我县的管道天然气工程采用一套集中高度，全方位监控的自动化系统，天然气是经气化站气化后由管道送自调压柜后分送到各家各户。
天然气在空气中的比重小于1，比空气轻一旦泄漏到空气中容易稀释消散，易挥发、只要具备良好的通风环境就不会产生不良后果，因此使用天然气更加安全可靠。
2、经济：天然气是由管道直接接入用户家里，采用一户一表。
由计量表计量收费，计量表由技术监督局检验合格后安装使用，体现出科学、公正、合理、明明白白消费。
气价由物价局召开听证会后核定收取。
在同等条件下使用管道天然气其费用比居民所使用的其它气体要节省35%以上，比电节省35%以上，且无短斤少两、无残留等优势。
【3、环保：天然气是无污染、无腐蚀、热值高的优质气源，主要成分是甲烷，能充分燃烧，天然气无色、无味、无毒，比空气轻，燃烧时锅底无黑灰，无熏烟、不污染环境，不污染家居，是国家极力提倡使用的绿色环保能源。
4、便利、快捷：用户使用管道天然气时象用电、用自来水一样方便；即开即用，用户用气时只需打开表的阀门即可，用后将其关闭即可，全天24小时连续供气，省去运输，搬运，中途断气等烦恼。
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——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——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。
煤层气与常规天然气的区别
态运移出煤层，或者逸散或者成为常规天然气的重要气源 。
4．次生生物气生成阶段
次生生物成因气是一种因后期细菌分解有机质生成的以甲烷为主的气体。 机理：深埋的煤层被抬升到地表浅部，温度降低到小于50°C，含有富 足单细胞杆菌群的地表水，沿裂隙向煤层渗透，在缺乏硫酸盐的半咸水或 淡水(低pH值) 还原环境中，使煤分解为简单的有机质，再经厌氧细菌的分 解作用形成CO2和H2，CO2和H2在甲烷菌的合成作用下生成了甲烷。次 生成因的生物气，也可以成为一种重要的煤层气资源。
5、煤气发生率
常用煤气发生率或视煤气发生率来表示。 所谓煤气发生率指从泥炭阶段到某一煤阶，每吨煤所生成的烃类气体的总 量(体积)； 视煤气发生率是指从褐煤到某一煤阶，每吨煤所生成的烃类气体的总量 (体积)。 煤气发生率与有机组分的性质和丰度、煤阶等因素有关。不同的煤有不同 的煤气发生率(表)。煤气发生率一般是通过实验室热模拟获得，不同作者 因实验条件和计算方法不同，煤气发生率有很大差别。
4．硫化氢H2S
硫化氢是无色、微甜、有臭(臭蛋味)气体，比重1.19，具高溶解度。硫化 氢亦为剧毒气体，当含量达0.0001％一0.0002％时，可嗅到臭蛋味；达 0.0027％时，味最浓；超过0.0027％时，可使嗅觉失灵；达0.01％一 0.015％时，出现中毒症状；达0.05％时，半小时内可使人失去知觉。
2.2 煤层气的生成 2.2.1 煤层气及生成机制 Scott(1994)依据镜质组反射率值和产烃量，将煤层气生成过 程分为9个阶段，此方案反映了煤成烃量的变化过程；
煤层气基本特性
第一章煤层气基本特性煤层气是赋存在煤层中的天然气体，其化学成分以甲烷为主，也含有数量不等的其他烃类和杂质气体。
第一节主要内容：煤层气的主要化学组分包括：甲烷、二氧化碳和氧气，含少量的重烃气（乙烷、丙烷、丁烷、戊烷）、氢气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢以及微量的稀有气体（氦气、氖气、氩气、氪气等）。
通常，将甲烷与烃气之百分比定义为干燥系数。
干燥系数大于95%的煤层气称为干气，小于95%的为湿气。
煤层气化学组成的垂向变化：从地表至煤层气风化带下限深度，依次形成了二氧化碳—氮气带、氮气—甲烷带和甲烷带。
其中二氧化碳—氮气带、氮气—甲烷带通称煤层气风化带。
（在层气风化带内的煤层气资源，通常缺乏开发利用价值，不列入资源计算。
）第二节主要内容：煤层气基本物理性质：煤层气中往往含有微量的芳香族碳氢化合物气体，常常伴有一些苹果的香味。
煤层气的热值是指单位体积煤层气燃烧时所产生的热量，也称煤层气的燃烧热。
甲烷的爆炸极限：5.3%—14.0%。
在地层条件下，煤层气密度随储层压力的增高而加大，随储层稳定的升高而减小。
由于空气的密度等于1.2928，故煤层气的密度（质量）与相对密度大不相同（见下表）。
煤层气化学组分的密度和相对密度组分密度相对密度组分密度相对密度组分密度相对密度甲烷0.7166 0.5543 戊烷 3.2159 2.4872 硫化氢 1.5392 1.1906 乙烷 1.3561 1.0488 二氧化碳 1.9768 1.5921 水蒸气0.7680 0.5941 丙烷 2.0918 1.5617 氮气 1.2505 0.9673 空气 1.2928 1.0000 丁烷 2.6720 2.0665 氧气 1.4289 1.1053 氦气0.1782 0.1380黏度是流体运动时，其内部质点沿接触面相对运动、产生内摩擦力以阻抗流体变形的性质，常用动力黏度系数（流体内摩擦切应力与切应变率的比值）来表示。
煤层气黏度是确定其扩散运移特性的重要参数。
煤层气基础知识与运用(新员工)
山西铭石煤层气利用股份有限公司
爆炸极限
定义：当可燃气体、可燃液体的蒸气（或可燃粉尘）与空气混合并达到一 定浓度时，遇到火源就会发生爆炸。这个能够发生爆炸的。
甲烷的爆炸极限为5%-15%，当可燃物浓度低于爆炸下限时，遇到明火， 既不会爆炸，也不会燃烧；高于爆炸上限时，遇到明火，虽然不会爆炸，但能够 正常燃烧，若在浓度在5%-15%范围遇明火即可发生爆炸；
按气态方程
P0 V0 P1 V1
T0
T1
V1 P0 V0 T1 P1 T0
V1 (350 77.8) 1045 (273 20) 101 .325 (273 5)
= 4650.11 (Nm3)
山西铭石煤层气利用股份有限公司
常见气体压力单位换算
1标准大气压（atm）=0.101325兆帕(MPa) 1Mpa= 1000 KPa=10 bar = 10 kgf/cm2（公斤力/平方 厘米）= 145psi（磅/平方英寸） 1KPa=1000Pa= =0.145 psi（磅/平方英寸）
相互之间关系：10000ppm=1Vol%，而lel是把爆炸下限5Vol%均 分为一百分，一份为1%LEL，
平时我们所使用的测量LEL值得可燃气体浓度检测仪器，所测量的 值表示的是达到爆炸下限的百分数，也就是接近程度。
山西铭石煤层气利用股份有限公司
粘度
天然气的粘度 通常用甲烷粘度代替天然气的粘 度。天然气的粘度与其组分的相对分子质量、组 分、温度及压力有关。
例题：已知现阶段城南门站中压供气流量最大为35000Nm3/h，请计算设定 单次加臭量和每分钟加臭频次？
解：小时最大加臭量为：35000×0.02=700（g） 每分钟最大加臭量：700÷60=11.67（g）=11.67（ml）
系统全面的煤层气基础知识
系统全面的煤层气基础知识煤层气（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）。
天然气煤层气基础知识
规定：a、固体颗粒含量〈10mg/Nm3；b、H2S含量〈20mg/Nm3；c、CO〈10mg/Nm3； 3）车用压缩天然气标准 2000）规定： 国家标准《车用压缩天然气标准》（GB18047-
项目 高位发热量，MJ/m3 总硫（以硫计），mg/m3
技术指标 ＞31.4 ≤200
硫化氢，mg/m3
七、天然气爆炸极限
天然气在空气中的爆炸极限是上限为15%、下限为5%。也就是说，在有限空间内
空气含天然气5-15%就会发生爆炸，当浓度低于5％时，遇火不爆炸，但能在火焰外 围形成燃烧层，当浓度为9.5％时，其爆炸威力最大(氧和天然气完全反应)；当浓度 在15％以上时，失去其爆炸性，但在空气中遇火仍会燃烧，每燃烧1方天然气需要18
八、天然气的化学反应 CH4 + 2O2 点燃
CO2 + 2H2O
九、天然气的水露点
天然气露点是控制天然气储运过程中不产生液态物质的重要指标，分为水露点和
烃露点： ａ、水露点 ｂ、烃露点 指天然气在一定压力下析出液态水时的最高温度； 指天然气在一定压力下析出液态烃时的最高温度；
十、富气、贫气、干气、湿气、商品天然气和纯净天然气 富气是指含C3、C4和C5等重碳成分较高的天然气，一般占10%以上； 贫气是指含C3、C4和C5等重碳成分较少的天然气，一般占10%以下；
是指天然气水合物的俗称，是近20年来在海洋和冻土带发现的新型洁净能源，
可以作为传统能源如石油、煤炭等的替代品。是天然气在一定压力和温度下形成的
固体结晶水合物，其外观为白色类似冰雪，化学式可表示为CH4 · 6H2或CH4 ·7H2O， 密度0.9g/cm3，1方天然气水合物可释放170方的天然气。可燃冰的能量密度是煤的10 倍，而且燃烧后不产生任何残渣和废气,被称为能满足人类使用1000年的新能源。目
煤层气安全培训常识
02 环保挑战
做好废气处理、土地复原
03 安全挑战
减少事故发生、提高安全意识
结语
煤层气作为重要的清洁能源，对于能源转型和环境保护具有重要意义。 面对挑战，需要政府、企业和社会各方通力合作，共同推动煤层气产 业的可持续发展。
●04
第四章 煤层气的安全管理
REPORTING
煤层气的安全管理
保障井下作业安全
煤层气开采安全管理经验分享
不同煤层气生产企业在安全管理方面都积累了宝贵的经验，通过 分享这些经验，整个行业可以不断学习和提升安全管理水平，共 同维护生产环境的安全稳定。
REPORTING
●05
第5章 煤层气的应急处置与 救援
REPORTING
煤层气事故的应急处置
针对瓦斯爆炸、顶板垮塌等事故，需要做好应急处置准备。制定 应急预案，组织救援队伍，做好应急演练。在面对突发情况时， 保障人员安全至关重要。
建立健全的安全管理体系
煤层气开采安全风险防范
瓦斯爆炸
加强通风管理 进行定期检查
配备必要的防爆设备
其他安全风险
定期检查设备 制定应急预案
加强安全意识培训
顶板垮塌
加强支护措施 定期检查支护情况 培训作业人员正确操作
煤层气开采安全技术
瓦斯抽放
有效控制瓦斯浓度
防治井下火灾
确保井下作业环境安全
防治顶板涌水
煤层气安全培训常识
制作人：XXX
时间：XX年X月
目录
第1章 煤层气的形成与分布 第2章 煤层气的勘探与开发 第3章 煤层气的利用与发展 第4章 煤层气的安全管理 第5章 煤层气的应急处置与救援 第6章 总结与展望
●01
煤层气成分
煤层气成分
煤层气是一种天然气，主要由甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等烷烃组成，同时还含有少量的氮气、二氧化碳、氦气、氢气等气体。
其中，甲烷是煤层气的主要成分，占比超过90%。
煤层气的成分与地质条件、煤层类型、煤质等因素有关。
煤层气的应用非常广泛。
首先，煤层气可以作为一种清洁能源，替代传统的化石燃料，减少对环境的污染。
其次，煤层气可以用于发电、供暖、工业生产等领域，具有广泛的应用前景。
此外，煤层气还可以用于石化、化肥、农业等行业，为经济发展提供了新的动力。
煤层气的甲烷含量是评价其开采价值的重要指标。
一般来说，甲烷含量越高，开采难度越小，经济效益越高。
但是，甲烷含量过高也会带来安全隐患，因此需要进行合理的开采和利用。
除了甲烷含量，煤层气的其他成分也具有重要的意义。
例如，二氧化碳含量高的煤层气可以用于增强油田采油效果；氮气含量高的煤层气可以用于氮肥生产；氢气含量高的煤层气可以用于氢能源的开发等。
煤层气的成分是其开采和利用的重要依据，不同的成分可以应用于不同的领域。
随着技术的不断进步和应用的不断拓展，煤层气的开采和利用前景将更加广阔。
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
四种天然气的常规分类
四种天然气的常规分类天然气是一种重要的能源资源，在现代工业和生活中有广泛的应用。
根据其组成和特性的不同，可以将天然气分为四种常规分类，分别是油田天然气、油页岩气、煤层气和生物质气。
接下来，我们将对这四种天然气进行详细介绍。
一、油田天然气油田天然气是指在石油开采过程中伴随石油一同产出的气体，其主要成分是甲烷。
油田天然气的储量丰富，开发利用具有较高经济价值。
它通常通过钻井、抽吸或压力释放等方法进行开采，然后经过脱硫、脱水等处理工艺，以提高其纯度和质量。
油田天然气广泛用于工业生产、城市供暖和发电等领域。
二、油页岩气油页岩气是指存在于页岩层中的天然气，其主要成分也是甲烷。
与传统的油气藏不同，油页岩气的储集层是由岩石中的页岩构成，气体储存在岩石的微孔和裂隙中。
油页岩气的开采一般采用水平井和压裂技术，通过水平井在页岩层中进行钻探，再利用压裂技术将岩石裂缝扩大，释放出储存的气体。
油页岩气作为一种新兴的能源资源，具有储量大、分布广和开采技术成熟等优势。
三、煤层气煤层气是指储存在煤层中的天然气，其主要成分包括甲烷、乙烷等。
煤层气的形成是在地质历史长期作用下，煤中的有机质经过压力和温度的作用，转化为天然气。
煤层气的开采通过钻井和抽采等方法进行，开采过程中还可以利用煤层气压力驱动煤矿瓦斯的抽采，实现煤与气的联合开采。
煤层气具有储量大、分布广、资源丰富等特点，被广泛应用于燃料、化工和发电等领域。
四、生物质气生物质气是指以生物质为原料通过热解或发酵等方式生产的气体燃料，其主要成分是甲烷、一氧化碳和氢气等。
生物质气的原料可以包括农作物秸秆、木材废弃物、食品加工废弃物等。
生物质气的生产过程中不仅可以获得气体燃料，还可以得到有机肥料和生物质炭等副产品。
生物质气作为一种可再生能源，具有环保、可持续发展等优势，被广泛应用于农村烹饪、工业热力和发电等领域。
总结起来，四种常规分类的天然气在成分、储量和开采方式上存在差异，但它们都是重要的能源资源。
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中散发，且爆炸极限范围窄，在自然环境难以形成遇火爆燃条件，而空气中含有
10%液化石油气，人在该气体中5分钟就会麻醉；一旦压缩天然气从储罐或管路中
泄漏，在泄漏点周围会立即形成低温区，使天然气燃烧困难。
十六、LNG的六大优点 1）LNG体积比同质量的天然气小625倍，所以可用汽车轮船很方便地
将LNG运到没有天然气的地方使用。 2）LNG储存效率高，占地少。投资省，10m3LNG储存量就可供2万户居
二、天然气分类
按产出分类:
a、气田气 从气井中开采出来的天然气；
b、石油伴生气 从油井中与原油一起采出来的天然气，也叫溶解气、油田气等；
c、凝析气 凝析油逆蒸发作用而气化形成的天然气；
d、煤层气 从地下煤层中采出来的天然气；
按状态分类:
1、标准天然气
是指标准状态下（0℃、1atm）的天然气。其绝对密度为0.71 kg/m3，相对密度为 0.59，平均热值36MJ/Nm3，约为8500千卡/Nm3。
四、天然气化学组成
烷a（、C烃3H类8）气、体丁烷主（要C是4H1甲0）烷、（戊CH烷4）（一C5般H12占）8等0%；以上，其次为乙烷（C2H6）丙
b、非烃气体 （N2）等；
二氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）、一氧化碳（CO）、氮气
c、稀有气体 氦气（Ne）、氩气（Ar）等；
五、天然气主要成份
燃料名称 燃点 爆炸极限 密度比空气 挥发性
天然气
650
5-15%
小
易
LPG
490
1.5-9.1%
大
难
汽油
425
1.4-7.6%
大
难
柴油
260
0.5-4.1%
大
难
天然气爆炸下限和燃点，都比液化石油气和汽柴油都高出许多，不易燃烧和
爆炸；天然气相对密度为0.6左右，比空气1.29轻，泄漏的天然气很快会在空气
相同发热量下各种化石燃料炭排放量是天然气0.61、LPG0.71、汽油0.80、 煤油0.82、柴油0.84、原油0.85、重油0.88、烟煤1.09、无烟煤1.14
3、天然气是利用效率高的能源
使用天然气可以十分显著地提高工业和民用（商业用）能源利用效率，如：
工业燃煤锅炉效率50-60%，燃气锅炉效率80-90%；
民1天的生活用气。1户居民天然气用量0.3方/日，10方/月。 3）LNG是优质的车用燃料，与汽油相比，具有辛烷值高、抗爆性能好、
发动机寿命长。燃料费用低。环保性能好等优点。它可将汽油汽车尾气中HC 减少72%，NOx减少39%， CO减少90%，SOx、Pb降为零。
4）LNG汽化潜热高，液化过程中的冷量可回收利用。 5）由于LNG汽化后密度很低，只有空气的一半左右，稍有泄漏立即飞 散开来，不致引起爆炸。 6）由于LNG组分较纯，燃烧完全，燃烧后生成二氧化碳和水，所以它 是很好的清洁燃料，有利于保护环境，减少城市污染。
3）高炉煤气：是高炉炼铁时产生的尾气，主要成分为CO和N2，热值是4.2MJ/Nm3。 主要作为炼焦炉的燃料。
十三、压缩天然气与液化天然气的异同点 二者均为天然气，只是状态不同、热值不同。压缩天然气是气态，
高压常温，压力一般为20MPa以上；而液化天然气是液态，常压低温， 温度一般低于-161℃，LNG热值要高于CNG热值。 十四、液化天然气与液化石油气的区别
水。
CH4 + 2O2 点燃
CO2 + 2H2O
九、天然气的水露点 天然气露点是控制天然气储运过程中不产生液态物质的重要指标，分为水露点和
烃露点： ａ、水露点 指天然气在一定压力下析出液态水时的最高温度； ｂ、烃露点 指天然气在一定压力下析出液态烃时的最高温度；
十、富气、贫气、干气、湿气、商品天然气和纯净天然气 富气是指含C3、C4和C5等重碳成分较高的天然气，一般占10%以上； 贫气是指含C3、C4和C5等重碳成分较少的天然气，一般占10%以下； 干气是指经过轻烃回收处理后的外输的天然气； 湿气是指含有水蒸汽的天然气； 商品天然气是指进入干线输气管道的天然气； 纯净天然气是指酸性气体含量甚微的天然气。
家庭燃煤炉灶具效率20-25%，燃气灶效率55-65%；
发电站燃煤蒸汽发电效率一般40%，而燃气联合循环发电效率60%；
合成氨是高能耗工业，世界约90%的合成氨用天然气生产，吨氨天然气耗量 大幅度下降。
4、天然气是安全可靠的能源
天然气也属于甲级易燃、易爆的危险化学品，但在现有燃料中其安全性
最为可靠。如下表：
液化天然气主要成分是甲烷、乙烷，要在很低（-161℃）的温度下 保存，体积是气态的625倍，液态热值51MJ/kg，气态热值42MJ/Nm3；而 LPG主要成分是丙丁烷和丙丁烯，一般保存温度是-60℃，体积是气态的 250倍，气态热值11000大卡/Nm3，折算液态热值45.6MJ/kg。因此，液化 天然气热值比液化石油气的热值高。
十一、天然气有关标准 1）管输天然气标准 国家标准《输气管道工程设计规范》（GB50251-94）
规定：管输天然气在最高输送压力下的水露点低于环境温度5℃，而烃露点不得 高于最低环境温度。
2）城镇商品天然气标准 国家标准《城镇燃气设计规范》（GB50028-93） 规定：a、固体颗粒含量〈10mg/Nm3；b、H2S含量〈20mg/Nm3；c、CO〈10mg/Nm3；
项目
柴薪
总热值（KJ/kg） 6280-8374
氢碳比（原子比） 1：10
煤 41868-46055
1：1
石油 20934-29308 2：1
天然气 54428 4：1
2、天然气是环境污染小的能源
燃烧排放物极少是天然气利用优于其他能源的最大特点。天然气不含固体颗 粒物，硫含量极微，燃烧后排放的SO2与燃油和燃煤相比微不足道；天然气不含化 合氮，燃烧后排放的NOx极少，而且易于通过改进燃烧技术和尾气处理进一步减 少排放量。与其它化石能源相比，天然气的碳含量低而氢含量高，是燃烧后温室 气体（CO2）排放量最少的能源。
平时使用时要经常通风，这也是混空的原因之一。
闪爆，就是当易燃气体在一个空气不流通的空间里，聚集到一定浓度后，一旦
遇到明火或电火花就会立刻燃烧膨胀发生爆炸。一般情况只是发生一次性爆炸，如
果易燃气体能够及时补充还将多次爆炸。
八、天然气的化学反应
甲烷的分子结构是由一个碳原子和四个氢原子组成，燃烧产物主要是二氧化碳和
2、压缩天然气（ Compressed Natural Gas 简称CNG）
是指把标准天然气增大压力20MPa以上的天然气。主要应用了气体可压缩性，根据气 态方程，在温度不变的情况下，压力增大，体积缩小的原理，当压力在25MPa时，体积缩 小为标准状态下的1/300。当压力在20MPa时，体积缩小为标准状态下的1/240。CNG热值 一般38MJ/Nm3，约为9000千卡/Nm3。目前国内CNG缠绕瓶管束车最大充装天然气量可达 7500Nm3；一般常用的八瓶管束车，水容积18m3，可充装4550Nm3，最大经济运输半径150 公里，燃油百公里运费约为0.3元/方。以CNG为燃料的车辆叫做NGV （NaturalGasVehicle）。
4、可燃冰 (Ice Natural Gas 简称ING)
是指天然气水合物的俗称，是近20年来在海洋和冻土带发现的新型洁净能源， 可以作为传统能源如石油、煤炭等的替代品。是天然气在一定压力和温度下形成的 固体结晶水合物，其外观为白色类似冰雪，化学式可表示为CH4 · 6H2或CH4 ·7H2O， 密度0.9g/cm3，1方天然气水合物可释放170方的天然气。可燃冰的能量密度是煤的10 倍，而且燃烧后不产生任何残渣和废气,被称为能满足人类使用1000年的新能源。目 前技术还不能解决海洋污染和海平面上升问题，因此还不具备开采可燃冰条件。
2、压缩性 增压20-25Mpa体积缩小为240-300分之一； 3、溶解性 能溶于水和石油，为建设地下储气库提供了条件； 4、燃烧性 发热值一般为36MJ/Nm3，是理想的高效燃料。
七、天然气爆炸极限
天然气在空气中的爆炸极限是上限为15%、下限为5%。也就是说，在有限空间内
空气含天然气5-15%就会发生爆炸，当浓度低于5％时，遇火不爆炸，但能在火焰外 围形成燃烧层，当浓度为9.5％时，其爆炸威力最大(氧和天然气完全反应)；当浓度 在15％以上时，失去其爆炸性，但在空气中遇火仍会燃烧，每燃烧1方天然气需要18 方空气，由于空气中氧气不足，造成燃烧不彻底而产生一氧化碳，会发生中毒现象，
注：本标准中气体体积的标准参比条件是101.325 kPa，20℃
十二、天然气与煤层气、煤气的区别 煤层气其实是天然气的一种类型，俗称“瓦斯”，是与煤层伴生而有毒的混合
气体，主要含有甲烷和一氧化碳，当矿井下空气中瓦斯浓度达到5%-16%时，遇明火 就会爆炸，这是煤矿事故的重要根源。为此煤层气亦被称为“煤矿第一杀手”。
3、液化天然气（ Liquefied Natural Gas 简称LNG）
天然气在常压下，当冷却至-162℃时，则由气态变成液态，称为液化天然气 （简称LNG）。LNG为低温液体，其体积缩小为同量气态体积的1/625，比重为 0.425g/cm3，热值50MJ/kg，即12000千卡/kg。目前国内LNG低温槽车最大容积52.8m3， 最高工作压力0.7MPa，最大充装天然气量3.3万Nm3，最大经济运输半径800Km，燃油 百公里运费约为0.07元/方。
a、可燃气体 b、酸性气体 c、水蒸气。
主要是甲烷（CH4）等烃类气体； 如二氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）等；
六、天然气主要物理性质
未处理的天然气有汽油味，有时有硫化氢味。经过处理过的天然气是无 色、无味、无毒和无腐蚀性的气体。主要物理性质：
1、挥发性 其密度为0.71 kg/m3，空气为1.29 kg/m3，相对密度为0.59， 比空气轻（最轻的是氢气0.09），易挥发扩散；