最新煤层气组成与性质幻灯片.ppt

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1、煤层气组成与性质目录三、煤层气地球化学组成的地质控制四、煤层气的物理性质五、煤层气对环境的影响二、煤层气的组成及化学组分一、煤层气的形成及成因类型12基本概念一、煤层气的形成及成因类型天然气非常规天然气阶段一阶段二阶段三阶段四泥炭植物死亡褐煤烟煤（二）煤层气的形成及成因类型阶段五无烟煤埋藏堆积及泥炭化作用煤化作用煤化作用煤化作用气体1、成气过程生物成因气是由各类微生物经过一系列复杂作用过程导致有机质发生降解而形成的。可形成于煤化作用早期阶段(泥炭-褐煤)以及煤层形成以后的构造抬升阶段，因此可分为早

2、期(原生)生物成因气与晚期(次生)生物成因气。2、成因类型热成因气是指随着煤化作用的进行，伴随温度升高、煤分子结构与成分的变化而形成的烃类气体。（二）煤层气的形成及成因类型生物成因和热成因煤层气产生的阶段煤层气产生阶段镜质组反射率（%）原生生物成因甲烷<0.50早期热成因0.50~0.80最大量的湿气生成0.60~0.80强热成因甲烷开始产生0.80~1.00凝析油开始裂解成甲烷1.00~1.35最大量的热成因甲烷生成1.20~2.00大量湿气生成的最后阶段1.80大量热成因甲烷生成的最后阶段3.

3、00次生生物成因甲烷0.30~1.50具体的生气阶段和生气类型：·早期生物气（泥炭~褐煤阶段，Ro,max<0.5%）埋藏浅，温度低，热力作用不足以使有机质结构变化，有机质结构和成分变化主要是由于各类微生物参与下的生物化学反应而实现。过程实质是通过微生物的作用，使复杂的不溶有机质发酵变为可溶有机质，可溶有机质在产酸菌和产氢菌的作用下，变为挥发性有机酸、H2和CO2；H2和CO2在甲烷菌作用下最后生CH4，因此生物成因气实质是微生物成因气．亦称细菌气。在现代泥炭沼泽环境中，通过CO2还原或甲基发酵都

4、可生成生物气，但根据气体化学成分和同位素成分组成分析，大部分古代的生物气是通过CO2还原产生的。当泥炭和褐煤埋深达到一定程度时，煤层在缺氧状态下停止氧化分解，当环境温度低于75℃时，有利于厌氧微生物（甲烷菌）活动，在代谢过程中释放出大量甲烷，这一阶段为生物气生成阶段，生气量约20-50m3/t当环境温度高于75℃、Ro>0.4%时，煤层进入热解生气阶段。生物气早期生气演化模式总体来说：生物气的形成应满足两个条件：一是要有丰富的有机质提供产气的物质基础；二是具备有利于甲烷菌繁殖的环境条件。研究表明：

5、在厌氧环境、低SO42-、低温(通常50ºC以下)、高PH值、丰富的有机质、适宜的孔隙空间和快速沉积等条件下，生物气会大量形成，但由于埋藏浅，原生生物气在煤层中保存甚少，不是煤层气的主要勘探对象。·热解型煤层气（褐煤~瘦煤阶段，Ro,max0.5~2.0%）从烃源岩的角度，该阶段属于煤演化的成熟阶段。主要在热力作用下，有机质中各种官能团和侧链分别按活化能的大小，依次发生分解，转化为具有不同分子结构的烃类，按反应进程可分为早、中、晚三期。早期(0.6~0.8%)：以含氧官能团的断裂为主，产生CO2，

6、芳烃结构上的烷烃支链部分断裂形成少量的CH4和C2H6以上的重烃，H/C变化不大，O/C由1.23急剧至0.12。中期(0.8~1.3%)：有机质演化主要通过树脂、孢子和角质等稳定组分的降解初期所形成沥青的转化，以及芳核结构上的烷烃支链的断裂，形成富含重烃的气体，该阶段相当于生油岩高峰生油期。H/C从1.76降至0.89，O/C由0.12至0.05，CH4生成量大于CO2。晚期(1.3~2.0%)：沥青质、液态残余烃等较大分子烃类裂解、芳核支链进一步断裂形成CH4较多的气体，H/C由0.79降至0

7、.48，O/C由0.05降至0.04趋于平稳。·裂解型煤层气（瘦煤~二号无烟煤，2.0%

8、C)代谢湿气、正烷烃和其它有机化合物，生成CH4和CO2。在含煤盆地中，次生生物作用活跃并影响气体成分的深度间隔称作蚀变带，一般位于盆地边沿或中浅部；不发生蚀变的气体一般位于盆地深部，称为原始气带。蚀变带和原始气带特征及其控制因素次生生物气形成时间一般较晚(几万至几百万年前)，煤层中存留的生物成因气大部分属于次生生物成因气，在煤层中普遍存在，对煤层气勘探开发和生产具有重要意义。次生生物气的生成和保存条件（见下图）：煤级：为褐煤~焦煤，煤层所在区域发生过隆起(抬升)作用；渗透性：煤层