影响煤层瓦斯含量的地质因素有哪些

1. 影响煤层瓦斯含量的地质因素有哪些

答案:煤层瓦斯含量指煤层或岩层在自然条件下单位重量或者单位体积所含有的瓦斯量，一般用立方米/吨或立方米/立方米表示。煤层瓦斯含量的测定方法有：直接测定法及间接测定法。
由于瓦斯在生成和贮存过程中要受到多方面因素的影响，不同煤田的瓦斯含量有很大差别。主要影响因素有：1、煤层的变质程度
(1)煤的成分。煤的成分与煤的变质程度对瓦斯的产生有直接影响。一般说来，煤的变质程度越高，生成的瓦斯量越大;煤的碳化程度越高，瓦斯的挥发性越低，瓦斯含量也越高。另外，煤的水分对瓦斯含量也有一定影响，煤质水分越高，瓦斯含量就越低。再者，煤体中夹杂的大量杂质也会影响瓦斯的生成和吸着能力。
(2)煤的空隙率。煤的空隙是保存游离瓦斯的空间，孔隙内表面积的大小是影响吸着瓦斯的重要因素。煤的变质程度低时，挥发分较高，煤的结构较疏松，孔隙率就较高。煤的变质程度较高时，挥发分减低，孔隙率下降;当变质程度更高时，由于挥发分和水分的进一步减少，孔隙率又为之增加。总之，煤的孔隙率随煤的变质程度的变化而改变，随着煤的变质程度由低到高，煤的空隙率先减少然后增大。2、煤田地质条件
(1)矿体的地质史。在漫长的地质年代里，由于长期而复杂的大气候和地

2. 煤层甲烷含量的分布规律

通常煤层含气量比煤所容纳的气体总量要小。因此，煤层中的气体是不饱和的。这一现象是由于随着煤层的抬升、温度的下降使得它们可以吸附更多的气体（图7.4）（Tyler等，1997）。当煤层抬升超过了最佳生烃范围，没有更多的气体使煤层饱和，必须有其他来源的气体运移到煤层中以达到饱和。

图7.4 煤层储层压力与吸附含气量关系图

（据贾承造等，2007）
7.4.1 煤层甲烷含量的测试结果
韩城矿区是由陕西省煤炭地质局一三一队在20世纪50年代末到70年代初先后进行的普、详、精查地质勘探。之后，在80年代韩城矿务局地质勘探队又多次进行了补充勘探工作。在历次勘探期间，对矿区主要可采的2＃、3＃、5＃及11＃煤层或者采用真空罐或者采用集气式采取器进行了钻孔瓦斯取样工作，对煤层所含自然瓦斯成分和瓦斯含量进行了测试。共计取样229份，其中各煤层取样钻孔情况及甲烷含量测试结果见表7.19。

表7.19 勘探阶段煤层甲烷含量测试结果汇总表

表中瓦斯带钻孔系指自然瓦斯成分中甲烷成分≥70%或位于井田中深部甲烷成分测定值不足70%，但甲烷含量测定值较高的钻孔。此外对瓦斯带内部分钻孔，若含量测定值特低，与相邻钻孔比较相差甚远，均作为异常值予以取舍。表7.19测定结果表明，不同煤层及同一煤层不同地段，甲烷含量高低不一，相差悬殊，分布极不均一，除了部分钻孔由于技术原因测试存在误差之外，主要原因还在于煤层赋存地质条件的差异性。
7.4.2 煤层甲烷含量的换算及分级
地质勘探阶段所提供的煤层甲烷含量资料均为煤层可燃物甲烷含量，在进行煤层甲烷分布规律研究及资源量计算时需要将其转换为吨煤甲烷含量，以反映自然状态下，煤层甲烷含量赋存的真实情况。换算公式有两种：

韩城矿区煤层气地质条件及赋存规律

式中：θd为吨煤甲烷含量，m3/t；θm为煤层可燃物甲烷含量，mL/g；Wt为分析基水分，%；Ag为干燥基灰分，%。

韩城矿区煤层气地质条件及赋存规律

式中：θd为吨煤甲烷含量，m3/t；θm为煤层可燃物甲烷含量，mL/g；G0为可燃质质量，g；G为煤样质量，g。
对换算后的吨煤煤层甲烷含量，按照目前煤矿区甲烷分级标准，分为四级：煤层甲烷含量＜5m3/t，为低甲烷分布区；煤层甲烷含量5～10m3/t为中甲烷分布区；煤层甲烷含量10～20m3/t为富甲烷分布区；煤层甲烷含量≥20m3/t为高甲烷分布区。
从本矿区各煤层瓦斯带钻孔吨煤煤层甲烷量值统计结果看（表7.20），北区2＃煤层以中—低甲烷级为主，占85.7%，煤层甲烷含量分布优势区间在6～9m3/t之间；3＃煤层以中—富甲烷级为主，占90%，其中煤层甲烷含量分布优势区间在6～12m3/t之间；11＃煤层以中甲烷级为主，占69.6%，煤层甲烷含量分布优势区间在6～10m3/t之间。三层煤相比，3＃煤层平均煤层甲烷含量最高，11＃煤层仅次，2＃煤层最低。

表7.20 瓦斯正常带钻孔吨煤甲烷含量测试结果分级统计表

南区3＃煤层以中—低甲烷级为主，占85.7%，煤层甲烷含量分布优势区间在4～7m3/t之间；5＃煤层以中—富甲烷级为主，占86.7%，煤层甲烷含量分布优势区间在7～10m3/t之间；11＃煤层以中甲烷级为主，占60%，低、富甲烷级各占20%，煤层甲烷含量分布优势区间在5～11m3/t之间。三层相比，以5＃煤层平均甲烷含量值最高，11＃煤层次之，3＃煤层最低。
从全矿区比较看，北区的3＃、11＃煤层平均甲烷含量最高，次为南区的5＃、11＃煤层，南区的3＃及北区的2＃煤层甲烷含量相对最低。
7.4.3 煤层甲烷含量的平面分布规律
尽管地质勘探期间各煤层都有不等数量的瓦斯取样钻孔及实测煤层气含量点，但远远未达到煤层气资源评价对钻孔分布的要求。对现有钻孔含量值，在剔除掉瓦斯风化带内的部分孔及瓦斯正常带内个别低异常值后，所剩煤层甲烷含量孔不多，加之这些孔在分布上的不均匀性，用来编制全区或井田甲烷含量等值线图的难度极大。鉴于此种情况，我们采用后续章节甲烷含量建模预测成果所得到的全区大多数钻孔吨煤甲烷含量预测值，再结合现有实测值经筛选后的吨煤甲烷含量值，编制了各煤层甲烷含量等值线图（图7.5），并对各煤层甲烷含量大小及分布特征进行了总结。
7.4.3.1 北区煤层甲烷含量情况
（1）2＃煤层
2＃煤层，甲烷含量最小值1.19m3/t（119号孔），最大值13.33m3/t（X33号孔），平均值6.06m3/t，含量主要集中在2～11m3/t之间，分布区间较宽（图7.5），其中，低甲烷点占35.48%，中甲烷点占56.97%，富煤层气点占7.51%，以低—中甲烷级为主。从甲烷含量分布平面图上看出（图7.6）。矿区边浅部甲烷含量低，向中深部，甲烷含量呈逐渐增大的规律。并且甲烷含量等值线的延展方向总体与煤层走向相一致。从各级别甲烷含量在图上的分布看，低甲烷区主要分布在燎原、桑树坪两井田边浅部及桑树坪井田内凿开河地带，其他大多数地区均为中甲烷分布区，相比之下，以下峪口井田甲烷含量值较高，富甲烷区在北区分布范围很小，位于下峪口及燎原两井田深部。

图7.5 北区2＃煤层甲烷含量分布直方图


图7.6 北区2＃煤层甲烷含量等值线图

单位为m3/t
（2）3＃煤层
3＃煤层的甲烷含量最小值4.61m3/t（202号孔），最大值15.52m3/t（X30号孔），平均值8.18m3/t，甲烷含量分布集中区间为6～11m3/t，占87.6%，＜6m3/t的占7.3%，＞11m3/t的仅占5.0%（图7.7）。从含量分级大小来看，以中甲烷点为主，占85.4%，富甲烷点仅占13%，从所做的含量等值线图上看出（图7.8），矿区边浅部煤层甲烷含量相对较低，向中深部呈缓慢增加的态势。富甲烷区集中分布在下峪口井田中部，其他地区（包括桑树坪井田及燎原井田）几乎全为中甲烷级分布区，而且变化较为平稳。

图7.7 北区3＃煤层甲烷含量分布直方图


图7.8 北区3＃煤层甲烷含量等值线图

单位为m3/t
（3）11＃煤层

图7.9 北区11＃煤层甲烷含量分布直方图

11＃煤层的甲烷含量最小值1.86m3/t（77号孔），最大值15.86m3/t（P3号孔），平均值8.08m3/t，煤层甲烷含量优势分布区间在6～10m3/t间，占68.1%（图7.9）。从含量分级来看，以中甲烷点为主，占72.3%，低甲烷点占11.7%，富甲烷点占16%。从所做的甲烷含量平面等值线图上看出（图7.10），11＃煤层甲烷等值线多呈一些封闭的圆形，甲烷含量变化规律不明，与煤层埋藏深度之间也无明显关系。富甲烷区与低甲烷区均呈一些不相连的孤立小块嵌布在中甲烷级分布区内，以桑树坪井田表现较为明显，甲烷含量高低起伏变化较大，相比之下，下峪口、燎原两井田煤层甲烷含量变化平稳，主要以中甲烷级分布区为主，含量值多数集中分布在6～10m3/t之间。

图7.10 北区11＃煤层甲烷含量等值线图

单位为m3/t
7.4.3.2 南区煤层甲烷含量情况
（1）3＃煤层
3＃煤层的甲烷含量最小值2.56m3/t（19号孔），最大值14.20m3/t（S20号孔），平均值6.42m3/t，含量值主要集中分布在4～9m3/t间，占88.5%（图7.11）。从甲烷含量分级来看，低甲烷点占25.9%，中甲烷点占72.2%，富甲烷点仅占1.9%。从所做的甲烷含量等值线图看出（图7.12），矿区边浅部甲烷较低，向中深部甲烷含量有逐渐增大的趋势。大体以居水河为界，其以东地区，甲烷含量相对较高，变化也较平稳，除边浅部为低甲烷区外（包括马沟渠井田），大部分地区甲烷含量值集中在6～8m3/t之间；而居水河以西地区，甲烷含量值相对较低，且变化较大，除边浅部为低甲烷分布区之外，井田中部低、中、富甲烷分布区均有，相对来讲，变化规律不如居水河以东明显。

图7.11 南区3＃煤层甲烷含量分布直方图


图7.12 南区3＃煤层甲烷含量等值线图

单位为m3/t
（2）5＃煤层
5＃煤层的甲烷含量最小值2.19m3/t（53号孔），最大值13.38m3/t（118号孔），平均值7.83m3/t，甲烷含量值分布范围较宽，其中集中在4～12m3/t之间的占88.88%，以7～8m3/t优势最为明显（图7.13），从甲烷含量分级来看，低甲烷点占14.82%，中甲烷点占66.65%，富甲烷点占18.52%，以中甲烷分布为主。从所做的甲烷含量等值线图上看出（图7.14），甲烷含量边浅部低，向中深部有缓慢增大的趋势。等值线的延展方向总体呈NE方向。横向上，北部（即马沟渠井田以西地区）含量值普遍高，为富甲烷主要集中区。中部、西部含量较低，主要为中甲烷分布区，含量值多数分布在6～9m3/t之间，其中也夹有小块的富甲烷及低甲烷区。再向西南边界，预计主要为低甲烷区。

图7.13 南区5＃煤层甲烷含量分布直方图


图7.14 南区5＃煤层甲烷含量等值线图

单位为m3/t
（3）11＃煤层
11＃煤层甲烷含量最小值1.31m3/t（505号孔），最大值13.17m3/t（242号孔），平均值7.35m3/t，甲烷含量值较多集中在5～9m3/t之间，所占比例61.6%。从含量分级来看，主要以中甲烷分布点为主，占69%，低甲烷分布点占13.9%，富甲烷分布点占16.3%（图7.15）。从所做的11＃煤层甲烷含量等值线图（图7.16）看出，纵向上，甲烷含量由浅向深总体有逐渐增大的规律。横向上低甲烷区主要分布在区内西南及东南边浅部，富甲烷区分别分布在居水河以东及以西的部分地区，在居水河以东地区，中甲烷分布区含量值以6～8m3/t为主，以西地区含量则主要以7～9m3/t为主。

图7.15 南区11＃煤层甲烷含量分布图


图7.16 南区11＃煤层甲烷含量等值线图

单位为m3/t
7.4.4 南北区甲烷含量对比
从对南、北区各煤层钻孔甲烷含量预测值的统计结果来看，北区各煤层甲烷含量平均值3＃＞11＃＞2＃；南区各煤层的甲烷含量平均值5＃＞11＃＞3＃，这与对各煤层钻孔实测甲烷含量值统计结果排序具一致性，并且实测平均值与预测平均值相差不大，从全矿区来看，各煤层预测甲烷含量平均值大小的排序情况也与实测值排序情况完全一致，即北区3＃煤＞北区11＃煤＞南区5＃煤＞南区11＃煤＞南区3＃煤＞北区2＃煤。

3. 影响煤体结构变化的主要地质因素

4.2.1 断裂构造与褶皱构造
断裂构造与褶皱构造对煤体结构的影响有着明显的差别。褶皱构造对煤体结构的影响较大，而断裂构造特别是张性断裂对煤体结构影响较小（图4.13）。如马沟渠井田中央采区200～203工作面为小断层密集区，其密度为181条/km2，在如此密集的断层带内，煤体结构多表现为碎裂煤，局部为碎粒煤。而在其北象山井田的东北位置，此处无断裂构造，仅发育两个封闭背斜，但煤体结构则表现为碎粒煤（粉末煤）（图4.14）。大型褶皱构造对煤体结构的影响更甚，如下峪口井田沿北山子向斜轴部两侧分布着大面积的碎粒煤。

图4.13 象山2313运输巷头正断层对煤体结构影响示意图


图4.14 马沟渠井田断裂与褶皱对煤体结构影响示意图

（2＃煤层）
图4.15是象山矿2313工作面回风顺槽中煤体结构实测剖面中的一段，从剖面上可以清楚地看到低角度伴有层滑作用的断裂构造可造成煤层的粉末化；而高角度不伴随层滑作用的断裂构造则仅仅使煤层破裂加强。同时，断层上、下盘煤体结构的影响宽度一般也有差别，如图4.15回6点的正断层，下盘影响宽度仅0.4m，上盘影响宽度则为1.2m。

图4.15 断裂构造对煤体结构影响示意图

（象山2313工作面回风顺槽）

图4.16 挠折带煤体结构变化示意图

4.2.2 挠折构造
在煤层倾角由陡变缓的狭长挠折地带，煤体结构破坏比较严重，其变化规律为：在挠折带上部，为碎裂煤或碎粒煤；在挠折带下部多为糜棱煤或碎粒煤。在生产过程中发现，当工作面或巷道遇到这些变化带时，煤层碎裂，顶板破碎，但影响宽度不大，一般为20m左右（图4.16）。
4.2.3 层滑构造
如前所述，区内层滑构造普遍发育，尤以北区更为严重。受此影响北区的煤体结构较南区复杂得多，碎粒煤、糜棱煤十分发育。可以说，大多数粉末状煤的形成，都与煤的层间滑动有关。如在燎原井田，层滑构造发育在软硬差异较大的两煤岩分层的界面上，如2＃煤层顶部护顶煤（厚0.3～0.5m）硬度较大，煤中原生层理清晰可见，中下部的半亮煤和半暗煤，硬度较小，滑动面就沿这两种煤质分界面发生，在滑动面下方有1～10cm的糜棱煤（有时为碎粒煤），糜棱煤下为碎粒煤或碎裂煤，滑动面以上多为原生结构煤。
4.2.4 冲刷带或相变边界
韩城矿区煤层受古河流冲刷比较严重，特别是3＃煤层和5＃煤层。沿河流冲刷带边界，煤层与砂岩直接接触，从而使边界介质条件发生变化，造成应力集中带，这些带是断裂构造发育的地带，也是煤体结构发生变化的地带。例如南区沿5＃煤和3＃煤无煤带边界煤体多为碎裂煤。

4. 煤矿的矿井里常生伴含有甲烷的煤层气

煤层气成分就是甲烷，瓦斯是混合了空气后不纯的煤层气。
煤层气都是煤炭在演化过程中产生的甲烷气体，当和空气混合到一定比例后，遇到火，会发生爆炸。但是甲烷浓度较高时，和空气混合， 不会爆炸，而会燃烧，这就是我们常用的管道煤气。
因此在煤炭开采之前，运用地面开采技术开采煤层气，对保障煤炭安全生产、减少温室气体排放、促进资源充分利用具有非常重要的意义和好处。

5. 含煤—煤层气盆地形成的古气候条件

现代全球气候条件降雨量分为四个带，赤道至南、北纬15°为赤道降雨带，南、北纬15°至45°为亚热带干旱带，南、北纬45°至70°为温带降雨带，南、北纬70°以上极区为干旱带。成煤植物的繁殖受古气候的控制，赤道降雨带和南、北纬温带降雨带是成煤有利气候带。
古地磁资料反映出石炭纪的聚煤带靠近赤道主要分布在小于30°的古纬度上，二叠纪及其以后时代的聚煤带靠近极地。全球各时代煤分布偏离现代降雨带的现象，与古构造、古地理演变有关。板块的位移，古地理的改观，致使聚煤带迁移。
通过恢复古大陆的位置编制全球各时代古地理图，推断古气候认为，泥盆纪成煤区集中在赤道附近，南、北半球气候非常干燥。石炭纪煤发育广泛，可以分布在各纬度带，但仍集中在赤道附近。二叠纪气候多变，煤聚积在南、北半球中、高纬度带，甚至扩展到南极地区，赤道附近出现蒸发岩。三叠纪时期，全球气候干旱，早、中三叠世全球聚煤作用停止，中三叠世蒸发岩从赤道扩展到古纬度40°地区，晚三叠世聚煤作用主要在北纬55°以北和南纬30°以南地区。晚三叠世、早侏罗世全球湿度不断增加，中侏罗世又重新出现干旱环境，赤道为宽阔的干旱带，向两极为潮湿带，聚煤作用集中在45°～70°纬度范围。白垩纪，聚煤作用主要在高纬度带，蒸发岩分布在低纬度带，其分界线较侏罗纪时期纬度偏高，为45°～55°。第三纪，全球温度逐渐降低，老第三纪北半球气候温暖潮湿，聚煤作用与白垩纪时期相同，集中在北纬70°附近，蒸发岩则由白垩纪时期的北纬45°退缩到30°以南。中新世早期，全球气候转暖、潮湿，冷暖交替直到上新世末期，新第三纪聚煤范围比老第三纪范围要大。
古气候是成煤的重要影响因素，在一定的条件下还可成为决定性的因素。自显生宙以来，地球表面大气圈层冷暖、干湿不断变化，但总是围绕赤道和两极形成温暖潮湿和寒冷干旱带周期性的交替变化。由古气候决定了全球性的晚古生代前为腐泥煤成煤期，晚古生代后为腐殖煤成煤期。晚古生代以来，石炭—二叠纪、晚三叠—早白垩世、第三纪为主要成煤期，早中泥盆世、早中三叠世、晚白垩世为聚煤间断期。由古气候决定全球性聚煤时代的分布规律在中国大陆亦不例外。
中国聚煤期古气候变化是全球古气候变化的一部分。古生代陆缘发展阶段，中国统一大陆尚未形成，各板块所处地理位置有所差别，古气候与古板块当时所处的古地理位置有关。新元古代至早古生代华南板块位于赤道附近，有形成腐泥煤的浅海低等生物繁殖，腐泥煤（石煤）主要发育在华南板块。晚古生代中晚期石炭至二叠纪，华南、华北板块均处于赤道潮湿气候带，有成煤的古植物大量繁衍。藏滇板块处于冈瓦纳大陆，准噶尔—兴安活动带处于安加拉大陆，均属南、北半球有利聚煤的潮湿古气候带。中生代始，统一的中国古大陆基本形成，古气候亦随之发生变化。受全球干旱气候影响，早、中三叠世除藏滇板块南部和海南为半潮湿气候外，整个大陆均为不利于植物生长的干旱、半干旱气候。晚三叠世时期，中国南方大陆处于炎热潮湿气候带，具有成煤古气候条件，为该期大陆成煤相对好的地区。中国北方大陆虽然处于温暖半潮湿气候带，也有成煤的古植物生长，但成煤较差。早侏罗世，北方大陆仍为温带潮湿气候，成煤植物生长繁茂，是最好的成煤时期。但大陆西南部（四川—滇中）由晚三叠世潮湿古气候转为干旱气候带。中、晚侏罗世，中国大陆古气候发生了很大变化，除大陆东北部和藏南仍为潮湿气候带和热带—亚热带潮湿气候有成煤植物生长，大陆大部地区变为干旱气候带。早白垩世基本保持了中、晚侏罗世气候状况。晚白垩世，仍为不利于成煤植物发育的干旱气候。老第三纪重现了中、晚侏罗—早白垩世气候带，一条北西向干旱带遍及整个大陆，仅有东北、华北及西南保持了温带、热带潮湿气候带有利成煤植物生长的条件。新第三纪，大陆干旱气候带范围缩小，东部沿海转为亚热带温暖气候，已被海水淹没的南黄海、东海和南海，曾有潮湿适宜成煤植物生长的古气候，形成新第三纪含煤盆地。在大陆西部由于青藏高原的隆升，仅有川西—云南为热带—亚热带气候适于成煤古植物的生长繁殖。从中国大陆温带聚煤带与亚热带干旱带的分布界线分析，自晚三叠世以来，总体上是由南向北推移，其间白垩纪至渐新世位移不大且有回返。

6. 含煤岩系沉积后地质构造的演化特征直接影响气田分布及储聚程度

(1)克拉通内坳陷型含煤-含气(油)盆地因为后期构造发展演化历史的差异，勘探前景和形成的气田特征不同(表11-9)
表11-9 不同类型含煤-含气(油)盆地成藏期盆地演化特征与特大型、大型煤成气田关系统计表


1)四川盆地川东北区、川中区及川东区龙潭煤系沉积后所经历的构造演化历史的差异，直接影响了以龙潭煤系与海相地层共源大气田的特征。
A.川东北区，晚三叠世以后，演化成为大巴山前缘的类前陆型盆地，沉积巨厚，仅中侏罗统上沙溪庙组的厚度就超过3000m(是四川盆地厚度最大区)，其上的遂宁组、蓬莱镇组也厚达2000m，加速了龙潭煤系与海相地层有机质的演化历程，促进了紧邻龙潭煤系之上的长兴组、飞仙关组礁滩相碳酸盐岩储层的深埋岩溶作用(TSR)，发育了厚度巨大的溶蚀孔洞型礁滩相储层，加之其上有嘉陵江组—雷口坡组巨厚膏盐层的良好封盖，以及燕山晚期—喜马拉雅期强度适中的局部构造等有利构造地质条件的有机组合，促进了普光气田等大气田的形成(图11-6)。
B.川中区，晚三叠世以后演化为陆内坳陷发育阶段，基本延续了含煤岩系沉积时期的稳定构造格局，上覆沉积层厚度相对较小(上三叠统至侏罗系厚度仅为川东北地区的2/3，甚至更少)，燕山晚期-喜马拉雅期构造运动强度弱，形成的构造面积虽大，但幅度低，长兴组及飞仙关组礁滩相碳酸盐岩的深埋溶蚀作用发育程度较差，构造裂缝的发育程度也弱，磨溪气田的储集条件和储量丰度明显差于普光气田。
C.川东区，三叠纪以后，长期处于开江-泸州古隆起间的鞍部，有利于龙潭煤系及海相地层共源油气的早期运聚，但燕山晚期—喜马拉雅期的四川运动强度较大，形成以隔挡式箱状褶皱为主的高陡构造带，只在侧翼及向斜中的低背斜、潜伏背斜以及高陡构造上的部分高点，保存条件相对较好，保存了由龙潭煤系与其他海相共源的气田(例如卧龙河大气田的主力气层-嘉陵江组五段气藏)。
2)大华北区晚石炭世—早二叠世含煤岩系沉积后，因为构造演化历史的分异，煤成气前景截然不同。鄂尔多斯盆地持续保持了克拉通坳陷盆地原型特点，形成了多个特大型、大型煤成气田。渤海湾盆地区的煤成气田以晚石炭世—早二叠世含煤岩系“二次生气”为主。南华北区目前仅发现了极小的残留油田。

图11-6 四川盆地普光气田成藏模式

(据马永生等，2005)
(2)类前陆型含煤-含气(油)盆地发现的大气田数量及储量，仅次于克拉通内坳陷型
因为发展演化历史的不同，气田的运聚成藏特点不同。
1)库车坳陷，类前陆盆地最主要发育时期是新近纪，早、中侏罗纪含煤岩系在新近纪被迅速深埋，有机质迅速演化至成熟—高成熟—过成熟阶段，在近5Ma以来(甚至可能在2Ma以来)快速充注，形成多个大型煤成气田。
2)川西坳陷，类前陆盆地发育时期长，从“须下盆”晚期一直延续至早白垩世，晚三叠世含煤岩系厚度由东向西，向龙门山前缘急骤增厚(从1200～＞4000m)，使有机质演化高峰期在西侧(龙门山前缘)为晚三叠世末期，东部(坳陷本部)为侏罗纪晚期。加之多期构造运动，区内煤成气具有早期(晚三叠世至晚侏罗世)运聚和喜马拉雅期-四川运动多期改造和晚期定型特点。
3)准噶尔盆地东北缘，因为区内经历了喷发(早石炭世—晚石炭世早期)-裂陷(晚石炭世—晚二叠世)-热沉降(Mz?)-前陆沉降(E-Q)演化阶段，克拉美丽煤成气田具有早期(侏罗纪)成藏和晚期(喜马拉雅期)改造、定型特点。
(3)陆缘断陷型与陆内裂(断)陷型含煤-含气(油)盆地，都具有早期为断陷，晚期演化为坳陷的双层结构具有良好煤成气前景
气源岩主要发育于早期的断陷或断坳转换阶段，有机质生烃高峰期及主成藏期以坳陷期演化阶段为主，成藏历程也因后期的构造-沉降历史及地温场演化历史的差异，主成藏期不同。琼东南盆地崖13-1气田因为新近纪至第四纪的剧烈沉降，为超晚期(新近纪晚期至第四纪)快速成藏。东海陆架盆地平湖油气田因为平湖组含煤岩系沉积后的高地温场而快速生烃，其主成藏期为新近纪早期(中新世龙井运动)。
(4)川中区中生代与柴达木盆地三湖区均属陆内坳陷型含煤盆地，因演化历史不同，柴达木盆地三湖区生物气田的储量丰度明显高于川中区煤成气田
综上所述，晚古生代克拉通型含煤-含气(油)盆地因为发育时代早，后期地质构造历史分异大，对气田形成条件的影响最显著。陆内裂(断)陷型的长岭断陷及徐家围子断陷，煤成气主成藏期为坳陷阶段(晚白垩世)，气田的运聚保存条件与从断陷阶段向坳陷阶段持续发展的断裂、构造(火山机构)发展演化特点密切相关；陆缘断陷型盆地，主成藏期(坳陷阶段)的高地温场特征及快速沉降，气田普遍具有晚期、超晚期快速成藏特点。从大陆边缘型转化为类前陆型的川西区，具多期成藏特点，在生烃凹陷区内的古构造带是煤成气田的主要聚集区。塔里木盆地库车坳陷，由于类前陆型盆地的主要发育时期很晚(新近纪—第四纪)，成为中国低地温场超晚期成藏的典范。显示了与煤成气相关气田的形成既受制于含煤沉积时的盆地原型，也受制于沉积后(成藏期间)盆地演化特点，在一些盆纪含煤岩系沉积后(成藏期间)的演化特点对气田形成条件的影响更为重要。

7. （一）煤层气矿产地质特征

煤层气作为具有特定含义的专业术语已被广为认可。煤层气是以甲烷（CH4）为主要成分的可燃气体，以吸附状态赋存在沉积盆地的煤层之中，利用现代探采技术可以将煤层中的气体排采、贮集和利用。煤层气是一种洁净的气态燃料和化工原料。煤层气的开发利用可以减少煤矿开采中的灾害，可以减少甲烷向大气中排放的温室效应所造成的环境污染，是可以变害为宝的新型能源矿种。
人类对煤层气的认识有一个漫长的过程。在煤矿开采过程中，煤岩层中游离出的气体主要是甲烷，也有微量或少量的轻烃及其它气体，通常称其为瓦斯（Gas）。从煤岩层中游离出来散布在采煤巷道中的甲烷气体与空气混合后，只要有一定的引爆条件就可能爆炸，由此造成严重的人身及矿田的伤害和破坏，是煤炭采掘业危害最大的公害。
随着近代科学技术的发展，人们可以用回采技术将游离在采煤巷道中的煤层气采收利用，从而变害为利。英国在18世纪初采用了管线引到地面回收瓦斯的技术，19世纪末又采用了穿层井抽放瓦斯技术，此后巷道回采瓦斯技术在欧美地区广泛推广应用。中国很多煤矿区也都采用了巷道回采技术，2000年抽放量已经达到8.2×108m3，利用量为5×108m3。通过实践，人们认识到煤层中游离出来的甲烷气体是可以回收利用的，这种可燃气体是可为人类生产生活服务的优质洁净燃料，具有很高的经济价值，充分显现出煤层气的实用性。
人类真正把煤层气作为矿产认识其可采性还是通过地面垂向钻井开采技术的应用。最初，人们在石油钻井时发现煤层中丰厚的煤层气也可以通过井孔排采到地面，如常规天然气一样加以利用。同时也发现由于煤层中的气体主要是以吸附状态储集在煤层之中，与常规天然气的储集条件有明显的不同，其开采技术也有很大差别，用常规探采方法并不能奏效，从而逐步形成和完善了一套煤层气的探采技术。只有煤层气地面垂向钻井开采技术的应用，才能使数以亿万计的煤层气得到开发利用，才能将其列入具有重要经济价值的矿产资源行列。
煤层气与煤炭是同体共生矿，有与石油及常规天然气共存于同一沉积构造盆地的地质历史，沉积构造盆地是多种有机沉积矿藏赋存同载的母体。煤层气藏的成藏规律与煤藏、油藏、常规天然气藏及煤成气藏既有联因和类同，又有明显的差异和独特之道。煤层气藏在含煤-煤层气盆地中的分布有着自身的规律，煤层气藏的成生、演化和消亡，随着沉积构造盆地演化而变迁。
煤层气和其它有机沉积矿产赋存的沉积构造盆地的大地构造环境，同处于构造相对稳定的构造带，一般分布在大陆板块的相对稳定地区。石油及常规天然气成藏分布在震旦纪、古生代、中生代及新生代漫长的地质历史时期。而煤层气和煤炭（腐殖煤）主要分布在晚古生代的石炭纪、二叠纪，中生代以及新生代等几个地质历史时期的几个沉积阶段。跨时跨域广阔的石油及常规天然气，分布在有利于油气成生的海相或陆相沉积建造中，煤层气及煤炭要在有利于成煤的聚煤期，一般分布在湖沼相或海陆交替相的含煤沉积建造中。现今含煤-煤层气、石油、天然气沉积构造盆地的展布，是经过了漫长地质历史时期大陆板块的拼合变迁，沉积盆地演化发展的格局。
成藏条件的首要问题是有机物质的来源。有机成因论认为烃类物质在一定环境中，原始有机物质在热动力条件下经过热降解而形成。油和气同源于干酪根，但石油是源于海相或陆相沉积的腐泥型干酪根，天然气却是源于相同沉积相的腐殖型干酪根。煤层气与常规天然气的气源岩同属腐殖型干酪根，但又有很明显的差别，常规气来源于泥页岩、泥灰岩等沉积物中的分散有机质，而煤层气却仅源于大量聚集的成煤有机物质，是煤化的同时热降解而生成的气。
储集条件是成藏的另一重要因素。石油与常规天然气储集层一般是碎屑岩、泥页岩及碳酸盐岩的孔隙或裂隙。在一定的地质条件下，油、气、水互为介质，经过运移而聚集的烃类以液相赋存在储集层中，有时也呈现油水混溶或油中饱含溶解气。储集层中的气态烃，其中包括从煤层中游离出来聚集在非煤层中的烃类气体，也可以在一定条件下储集在油气储集层中，或者溶于油或水中。而以煤层为储集层的煤层气，却主要以吸附状态附着在煤岩基质微细颗粒的表面，在一定的地质条件下，也有一些溶解在煤岩基质孔隙、裂隙的水中或是游离在孔隙、裂隙的空间。
常规天然气或石油形成的油气藏，一般来说生气（油）源岩层与储集层是分离的，这是油气藏与煤层气藏的重要差别。煤成气之所以归类于常规天然气范畴，是其具有与常规天然气成藏类似的基本特征，但其生气源岩是煤系地层，而不是一般的生气（油）源岩，同时还必须要有与生气源岩相匹配的具有良好孔隙渗滤条件的储集层。煤层气藏是以煤岩层作为生气源岩，同时煤岩层又是储集层，烃类气体在储集层中的储存方式是以吸附状态为主。煤成气藏的形成与常规天然气藏一样，烃类气体经过运移储集到油气圈闭之中；而煤层气藏并不遵循常规天然气聚集成藏的一般规律，无须经过烃类气体的运移，也无须聚集在常规气藏的圈闭之中。
封盖条件是成藏不可缺少的因素。煤层气藏封盖层的形成，是在原始有机物质成煤过程中，与煤岩层同时沉积的泥页岩层，往往交互呈韵律出现，成为煤层气藏良好的区域盖层或局部盖层。区域性的盖层也是良好的隔水层，能将不同的煤系地层分隔成各自独立的水动力系统，使煤岩层处于封闭的条件下，使吸附在煤岩中的烃类气体以吸附状态较长期地保存在煤岩层中，而不会溶解在水中或逸散。
煤层气及其它有机沉积矿藏的成生、演化、破坏，是与其所赋存的沉积构造盆地同步发生的。原型沉积盆地经受多次构造运动发生复杂多样的形变，演化成各种类型的沉积构造盆地，盆地的演化过程也就是煤层气藏或其它有机沉积矿藏的成藏过程。随着沉积盆地的沉降，沉积岩层的不断深埋，盆地发生复杂的形变，深埋的岩层温度、压力也不断增加，当煤岩层或油源岩层达到一定的深度时，在不断强化的热动力效应影响下，原始有机物质经过热降解，腐泥类或腐殖类干酪根可以转化成气相或液相烃类及水等物质，富集的成煤有机物质经过煤化作用，在煤岩生成的过程中同时生成甲烷、轻烃和水等。在不同的地质历史时期，不同的地质构造条件下，热动力效应有所不同，因而油气生成有未成熟、成熟及过成熟等等差别，而煤岩呈现出不同的煤阶和煤质，不同量级的甲烷及烃类气体，以及造成煤岩层渗滤条件的好坏差别。
烃类物质在地质体中的运移、聚集、散失，煤层气藏与常规油气藏也有明显的差别。常规油气藏及煤成气藏遵循重力分异原理，在运移、聚集过程中，油、气、水不断分异，按气、油、水层次储集在油气圈闭的不同部位，不论圈闭是背斜构造、地层遮挡、岩性尖灭、断层封闭等何种形态，都要聚集在盆地相对高处的高等势封闭的低势区内。而以吸附状态储集在煤岩层中的煤层气，并不遵循重力分异原理，无须受高等势封闭条件下低势区所形成的圈闭的控制，只要有较好的封盖条件，能够形成相当的地层压力和温度，煤岩能够生成并有足量的甲烷等烃类气体，煤岩层发育有较好的孔隙、裂隙渗滤通道，煤岩孔隙、裂隙中的水溶解气或孔隙、裂隙空间的游离气的浓度能使煤岩中的吸附烃不被解吸而扩散，就可能形成较好的煤层气藏，因而在盆地的相对低位处煤层气藏照样可以形成。
由此可见，煤层气和石油、常规天然气虽然共存于同一沉积构造盆地，由于成藏机理的差异，油气藏及煤成气藏的油气是赋存在有利于气、油、水分异的复式背向斜相对高部位的圈闭中，而煤层气藏赋存在盆地中复式背向斜可成藏的有利构造带，甚至油气不可能成藏的区带煤层气也可能形成良好的气藏。
通过对煤层气藏和油气藏成藏机理的分析，可以看出两种矿藏有着明显的差异，因而勘探开发矿藏的方式也不相同。不能认为同在一个沉积盆地，可以用一种勘探开发方案兼探兼开，也不大可能用同一口钻井同采煤层气藏和常规油气藏。地下巷道采煤或是巷道中的煤层气采收和地面钻采煤层气的探采方法更是两种截然不同的工艺。不论是巷道采收煤层气的回收量，还是对煤层气利用的深度与广度，这种开采方式还是煤炭采掘的附属矿业。只有利用现代煤层气地面垂向钻井开采技术，以煤层气藏为勘探开发对象，人类才真正将煤层气作为一种独立的矿种来开发利用。经过大量的勘探开发实践，已经掌握了煤层气资源预测、地质评价，钻井、固井、测井、测试、压裂、排采等工程工艺技术，以及气井生产、气田建设等一系列煤层气勘探、开发、生产的技术。煤层气勘探、开发、生产技术已经形成自成系统的专业技术，成为煤层气产业的重要组成部分。
煤层气之所以称得上是矿产，是因为它在地质体中有着一定的赋存规律，有着明显的成藏性及可采性，有着巨大的资源前景和规模开发的可能，经过地质勘查可以探明其规模储量，经过开发可以形成规模产量。只有具备丰富的资源前景又能够开发利用，才能创造社会经济效益，才能构成经济社会的一大产业。人所共知，经过目前勘探开发预测，全球煤层气资源量为240×1012m3，相当于常规天然气探明储量的2倍；中国煤层气资源量为20×1012m3，相近于中国天然气远景资源量之半，煤层气资源的开发等于新增一个常规天然气资源。石油、天然气以及煤炭都是不可再生的重要矿产资源，在未来世纪石油及常规天然气将会出现紧缺，需要新的能源矿种来接替，煤层气将是悄然崛起的新世纪可替代能源。

8. 含煤—煤层气盆地形成的古地理条件

成煤有机物质在沉积过程中堆积成藏，必须要有适宜的古地理环境，聚煤古地理环境不是固定不变的，它随着古植物的演化及古构造条件的改变而不断变化。
新元古代至早古生代腐泥煤聚煤时期，成煤植物菌藻生长在热带和亚热带海洋中，在浅海覆水下堆积形成腐泥煤。中国南方大陆腐泥煤主要形成于陆架海局限盆地、边缘海斜坡、边缘海盆地等古地理环境。
早、中泥盆世成煤植物主要为裸蕨类，晚泥盆世—晚二叠世早期主要为孢子植物的蕨类和裸子植物的种子蕨，这些植物只能生长在滨海湿润环境中。中国石炭、二叠纪煤主要形成于陆表海滨海古地理环境，华北陆块大部为滨海平原、滨海潟湖、沙滩、沙坝、三角洲、滨海湖泊等沉积环境，华南板块晚二叠世含煤建造有浅海相沉积环境。
中生代早、中期出现过渡性的成煤古地理环境，晚三叠世四川（川黔滇）前陆盆地，早期为残余海湾—潟湖环境，后期逐渐过渡为陆内河湖沉积环境。晚侏罗—早白垩世三江盆地亦有近海过渡相沉积。
晚三叠世晚期至早白垩世，成煤植物已经出现适应干旱气候较强的裸子植物，松柏纲类针叶植物具有强抗旱和抗寒特性，在陆地内部包括丘陵、山地有成煤裸子植物生长，为陆内盆地成煤准备了物源条件。早、中侏罗世含煤盆地，如鄂尔多斯、准噶尔盆地均由周邻低山或丘陵围限形成内陆盆地，由周缘河流相沉积，向盆地内过渡为滨湖相、滨湖三角洲相、湖泊相沉积，聚煤带主要发育在滨湖三角洲沼泽沉积相带，由于鄂尔多斯湖盆较浅，聚煤带分布较广，而准噶尔湖盆较深，聚煤带分布在湖盆中心的一侧。中生代断陷或坳陷含煤盆地多为山间湖盆，其成煤有机质物源均以陆生裸子植物为主。
新生代时期，印度板块与藏滇板块拼接，新特提斯洋封闭，青藏高原隆升，中国大陆形成自西而东三个阶梯，除东部邻海外皆为大陆成煤环境。第三纪成煤植物已进化到以被子植物为主，被子植物种属繁多，抗旱、抗寒能力更强，因此山间断陷或坳陷盆地都可能有成煤物源。第三纪含煤盆地台西及南黄海、东海和南海为近海沉积盆地，盆地规模较大。陆内盆地一般规模较小，形成狭小的山间湖泊盆地，因而盆地内河流相、沼泽相、湖泊相发育，山麓冲积、洪积相往往叠置形成巨厚的堆积层。
在主要成煤期又有充足的物源条件下，古地理因素往往是成煤与否和聚煤优劣的决定性因素。中国大陆石炭、二叠纪含煤盆地是最具典型的实例。华北与华南石炭、二叠纪含煤盆地，一个发育在华北陆块早古生代克拉通盆地基础上，一个发育在扬子陆块早古生代克拉通盆地与南华加里东褶皱带拼合的地块基础上。华北晚古生代含煤盆地是经夷平围限较好的陆表海盆地，石炭、二叠纪海水自北而南有序退覆，形成自北而南、由老至新多组煤系地层。华南晚古生代含煤盆地在古气候、古植物条件等方面并不亚于华北盆地，但陆表海盆基底并不平坦，围限海盆的古陆活动性较强，海盆中古陆亦时起时伏，早石炭至晚二叠世海盆分割、变迁，仅晚二叠世龙潭期聚煤规模最大，其它时期成煤往往期数多、煤层薄、规模小，总体聚煤条件不如华北盆地。塔里木石炭二叠纪含煤盆地聚煤较差，除古植物条件较差，物源供给不足外，古地理因素也是重要原因，晚石炭世盆地东缘隆升，形成一个向西开口的海湾，未能形成较好的沉积岩相古地理条件，聚煤短暂再加物源供给不足，因而未能形成规模较大的富煤盆地，二叠纪海侵后仅柯坪坳陷具有成煤古地理条件。