煤層氣

煤層氣是指賦存在煤層中以甲烷為主要成分，以吸附在煤基質顆粒表面為主，部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體，是煤的半生礦產資源，屬非常規天然氣。煤層氣屬于自生自儲式，煤層既是氣源巖，又是儲集巖。煤層氣主要以吸附態賦存于煤孔隙中（70%~95%），少量以游離狀態自由地存在于割理和其他裂縫或孔隙中（10%~20%），極少量以溶解態存在于煤層內的地下水中。煤層氣具特有的產出機理：排水—降壓—解吸—采氣，煤層氣井通過排水來降低儲層壓力，使得甲烷分子從煤基質表面解吸，進而在濃度差的作用下由基質中的微孔隙擴散到割理中，然后再割理系統中運移，最后在流體勢的作用下流向生產井筒。

煤層氣的形成

煤層氣有有兩種基本成因類型：生物成因和熱成因。生物成因氣是由各類微生物的一系列復雜作用過程導致有機質發生降解而形成的；而熱成因氣是指隨著煤化作用的進行，伴隨著溫度升高、煤分子結構與成分的變化而形成的烴類氣體生物成因氣可形成于煤化作用早期階段(泥炭一褐煤)以及煤層形成以后的構造抬升階段，因此又可分為早期(原生)生物成因氣與晚期(次生)生物成因氣。

1.早期生物成因氣

早期生物成因氣形成于泥炭—褐煤階段.由于埋藏淺(<400m)、溫度低，熱力作用尚不足以使有機質結構變化產生氣體。在此階段，有機質成分與結構的變化主要通過微生物參與下的化學反應實現。以CH4為主要成分的生物成因氣.主要是在泥炭沼澤環境中通過微生物對有機質的分解作用形成。

2.次生生物成因氣

在煤層后期抬升階段.煤層中溫度等環境條件又適宜微生物生存。這些微生物主要通過位于補給區的煤層露頭由大氣降水帶人.在相對低溫條件下代謝濕氣、正烷烴和其他有機化合物.生存CH_4和CO。在含煤盆地中.次生生物作用過程活躍并影響氣體成分的深度間隔稱作蝕變帶，一般位于盆地邊緣或中淺部：不發生蝕變的氣體一般在盆地的深部.稱原始氣帶

3.熱成因氣

從烴源巖的角度，可將煤級演化階段分為低成熟階段、成熟階段、和高成熟階段。在低成熟階段主要形成生物氣，而真正的熱成因氣形成于長焰煤一無煙煤階段

(1)成熟階段

在熱力作用下.游記之中各種官能團和側鏈分別按活化能的大小，依次發生分解，轉化為具有不同分子結構的烴類。生物的同位素組成.按活性的大小發生相應的分餾效應。

(2)高成熟階段

由于有機質芳香結構上的大部分烷烴支鏈在成熟階段已經消耗.化學反應由以分裂為主轉為芳香核之間的縮合為主.并由此產生大量甲烷氣體。在此階段，有機質芳香度從O.85增至O.97，C原子幾乎全部集中在芳香結構上。

煤層氣的特征和用途

煤層氣的基本特征

煤層氣是煤成氣中特指的部分。通常是指在煤層、炭質頁巖、黑色泥巖等氣源巖中儲集的煤成氣。因此.除了形成煤層氣以外.另一部分煤成氣則運移出氣源巖以外呈分散或聚集形成賦存

煤層氣俗稱“瓦斯”.其主要成分是甲烷，與煤炭伴生、以吸附狀態儲存于煤層內的非常規天然氣.熱值是通用煤的2—5倍.主要成分為甲烷。1ms純煤層氣的熱值相當于1.13kg汽油、1.21kg標準煤，其熱值與天然氣相當，可以與天然氣混輸混用.而且燃燒后很潔凈.幾乎不產生任何廢氣，是上好的工業、化工、發電和居民生活燃料。煤層氣空氣濃度達到5%一16%時.遇明火就會爆炸.這是煤礦瓦斯爆炸事故的根源。煤層氣直接排放到大氣中。其溫室效應約為二氧化碳的21倍，對生態環境破壞性極強。在一定過空間范圍內，煤層氣比空氣輕，其密度是空氣的0.55倍。稍有泄漏會向上擴散。只要保持室內空氣流通.即可避免爆炸和火災。而煤氣、液化石油氣密度是空氣的1.5—2.0倍.泄漏后會向下沉積。所以危險性要比煤層氣要大的多煤層氣爆炸范圍為5—15%。水煤氣爆炸范圍6.2～74.4%.因此.煤層氣相對于水煤氣不易爆炸.煤層氣不含CO.在使用過程中不會象水煤氣那樣發生中毒現象。

煤層氣的用途

煤層氣可以用作民用燃料、工業燃料、發電燃料、汽車燃料和重要的化工原料.用途非常廣泛。每標方煤層氣大約相當于9.5度電、3m水煤氣、1L柴油、接近0.8kg液化石油氣、1.1—1.2L汽油，另外，煤層氣燃燒后幾乎沒有污染物。因此它是相當便宜的清潔型能源。

我國開發利用煤層氣的建議

1.落實和完善優惠政策。加大扶持力度

美國煤層氣產業化成功的經驗表明：在煤層氣產業發展初期，政策的扶持和稅收政策的補貼是煤層氣發展的主要推動力。國家支持煤層氣發展的政策體系已基本形成，關鍵要把這些政策落實好、完善好，給予煤層氣比常規石油天然氣更加優惠的政策，逐步引導企業成為煤層氣發展的主體。政府應充分發揮宏觀調控作用，加大對煤層氣發展的扶持力度，包括加大煤層氣勘探、抽采、利用投資，培養專業技術人才，加強煤層氣管網等基礎設施的建設。

2.立足科技創新和技術進步。增強煤層氣的科技保障能力

加強煤層氣開發利用基礎理論研究和科技攻關；加強煤層氣抽采利用重大問題的科技攻關，加快實施煤層氣開發科技重大專項，加大煤層氣開發利用關鍵技術、重點裝備研發和推廣應用力度，扎實推進煤層氣開發利用示范工程建設；鼓勵煤層氣開發利用企業積極開展技術創新，攻克技術難題，逐步建立健全以企業為主體、市場為導向、產學研相結合、適合我國煤層氣勘探開發、抽采利用的技術體系。

3.加強煤層氣開發利用的監督管理

建立健全煤層氣開發利用的監督管理體系，明確政府各有關部門的監督管理職責，完善相關立法及政策，制定嚴格的勘探開發煤層氣的準入標準，加強宏觀調控和管理，實施采氣采煤一體化。堅持國家統一規劃、總體開發，穩步有序地推進煤層氣開發和利用。

4.加強國際合作交流，完善煤層氣抽采利用標準

積極開展和加強對外合作交流，借鑒美國、加拿大、澳大利亞和俄羅斯等煤層氣利用技術發展較快國家在開采利用方面的經驗，利用國外資金和先進技術，結合我國實際情況，提高煤層氣的抽采利用率和開發利用水平。進一步完善煤層氣抽采利用標準，借鑒國際標準，加強研究，加強溝通，努力使煤層氣的安全生產標準、抽采利用標準、減排標準協調起來，確保煤礦安全生產和資源的有效利用，加快煤層氣產業的發展。

我國煤層氣的開發利用前景

1.良好的資源和政策條件

我國煤層氣資源十分豐富，在區域分布、埋藏深度等方面也有利于規劃開發；我國己基本形成了國家支持煤層氣抽采利用的政策體系，并且支持力度不斷加大，各地和企業的積極性空前高漲，煤層氣抽采利用的政策環境、社會環境十分有利。

2.煤礦安全形勢嚴峻，變害為利

中國有近八成的重大煤礦事故都禍起瓦斯2009年，全國26個產煤省(區、市)煤礦共發生瓦斯事故143起、死亡710人；煤層氣的抽采利用，可以有效降低煤層中的甲烷含量，實現煤炭在低瓦斯狀態下開采，保障煤礦的生產安全，減少礦難的發生。煤層氣開發利用量不斷增加，煤礦瓦斯防治體系建設得到加強，瓦斯事故和死亡人數隨之不斷下降。

3.市場需求巨大

在中國的一次性能源消費結構中，煤炭約占74.6%，處于主導地位，石油占17.6%，而天然氣僅占2%，遠低于23%的世界平均水平。隨著終端能源需求逐步向優質高效潔凈能源轉化，燃氣的需求迅速增長，市場供應缺口較大；開發利用煤層氣，可以節約資源，有效彌補我國常規天然氣供用量的不足，優化能源結構，煤層氣利用市場潛力很大。

4.適應低碳經濟與環境保護的要求

煤層氣與石油、煤炭相比，同樣熱值釋放到大氣中的CO，比石油少50%，比煤炭少75%。每利用l億m，甲烷，相當于減排150萬t CO，。2009年，我國利用煤層氣19.3億m3，共減少排放2880萬t CO；煤層氣的開發利用不僅可以有效降低甲烷的排放量，而且能夠大大減排溫室氣體CO，保護大氣環境，這正是目前低碳經濟所倡導的。

本段清潔的煤層氣

煤層氣的主要成分是甲烷，甲烷含量通常達到80%～99%，其次是氮氣和二氧化碳，幾乎不含有一氧化碳、硫化氫等有害氣體，可以用作民用燃料、工業燃料、發電燃料、汽車燃料和重要的化工原料。煤層氣熱值是通用煤的2倍～5倍，每標方煤層氣大約相當于9.5度電、3立方米水煤氣、1升柴油、接近0.8千克液化石油氣、1.1升～1.2升汽油。煤層氣熱值與天然氣相當，可以與天然氣混輸混用，燃燒后幾乎不產生任何廢氣，是上好的工業、化工、發電和居民生活燃料。另外，煤層氣燃燒后幾乎不產生污染物，因此它是相當便宜的優質、清潔型能源。

安全的煤層氣

使用煤層氣相對較為安全。通常情況下，煤層氣密度是空氣的0.55倍，如有泄漏會向上擴散，只要保持室內空氣流通，即可避免爆炸和火災。而煤氣、液化石油氣等密度是空氣的1.5～2倍，泄漏后會向下沉積。相比而言，煤層氣的危險性要小得多。當煤層氣空氣濃度在5%～16%范圍內時，遇明火就會爆炸，這是煤礦瓦斯爆炸事故的根源。而水煤氣爆炸范圍是空氣濃度在6.2%～74.4%之間，且煤層氣不含一氧化碳，因此，煤層氣相對于水煤氣不易爆炸，在使用過程中也不會發生跟水煤氣那樣的中毒現象。

煤層氣成因

煤層氣的產生貫穿于煤的形成和演化整個過程，按其主要作用可以分成生物成因和熱成因。

生物成因是各種微生物的一系列復雜作用過程導致有機質發生降解作用，煤形成早期埋藏淺、溫度低，微生物分解有機質通過二氧化碳還原和甲基類發酵形成以甲烷為主要成分的生物成因氣。后當地殼運動導致煤層抬升，活躍的地下水系統和大氣淡水構成了有利于微生物活動的環境時，在偏低溫條件下，微生物再次“登上歷史舞臺”降解和代謝導致煤層中形成了濕氣、甲烷及其它有機物。

熱成因煤層氣與常規天然氣相似，隨著煤變質程度的不斷加深，在熱力作用下發生熱降解和熱裂解，形成甲烷為主的氣體。

我國煤層氣資源豐富

據國土資源部煤層氣資源評價，我國埋深2000米以淺煤層氣地質資源量約36萬億立方米，主要分布在華北和西北地區，其次是西南貴州、四川南部以及東北地區。目前可開采的1000米以淺的煤層氣地質資源量約10萬億立方米，占全國煤層氣資源地質總量的38.8%。隨著終端能源需求逐步向優質高效潔凈能源轉化，天然氣的需求將迅速增長。煤層氣的開發利用具有一舉多得的功效，既能保障煤礦生產安全、減少大氣污染，又能改善能源結構、緩解能源需求緊張的局面，更能就地解決當地居民的生活燃料、汽車燃料、發電等問題，直接改善老百姓生活。