煤成气资源与利用

在勘探开发煤田的长期实践中，人们还发现和认识了一种新的可燃有机气体资源，科学家们称之为 “煤成气”，以区别于可燃的天然气 （油成气）。
煤成气是指腐植型有机物在成煤过程中所产生的天然气的总和。腐植型有机物以集中型和分散型两种形式存在，前者存在于煤层中，后者存在于炭质页岩和泥岩中。这两种形式的有机物都是煤成气的母质。大量腐植型有机物存在本是含煤地层的基本特征，故含煤地层是形成丰富的煤成气资源最好的 “生气层”。从生气母质的性质而论，煤成气亦可称为 “腐植气”。在一般情况下，煤成气的成分主要是可燃烃气，其中绝大多数是甲烷，其次为乙烷、丙烷等，并有少量的二氧化碳、氮等成分。无疑，煤成气不仅是一种良好的燃料，而且是一种重要的化工原料。根据其聚散性、运移特征和储气体的性质等，可将煤成气分为煤层气和煤出气两类。
煤层气是指赋存在生气母质煤层 (包括炭质页岩、泥岩) 中的煤成气，即煤矿瓦斯。绝大部分煤层气分散在煤层中，只有在极少数的情况下才聚集成 “瓦斯包”，成为采煤过程中瓦斯突出的根源。从资源而论，煤层气只占煤成气中的一小部分，即3—24%左右，一般随着成煤作用的加深，其所含百分比值减小。
煤出气是由生气母质煤层 (包括炭质页岩、泥岩) 运移出来的煤成气，根据其聚散性可分为煤聚气和煤散气两种。煤聚气是指在储集层中聚集成气藏的煤出气，其形成受含煤盆地大地构造位置、圈闭类型及其发育程度、储集层的特征、保存条件等的影响。只有在构造稳定和储盖良好的盆地或地区，煤聚气才得以形成和保存下来。因为这个缘故，所以在煤出气中只占少部分，在整个煤成气中占的比例则更小。虽然如此，它在天然气资源中却占有重要地位。世界上的天然气储量有70—80%为煤聚气。我国煤聚气资源估算为5.4—7万亿立方米。煤散气是指成分散状态逸散于围岩、空气和溶解于地下水中的煤出气。它占煤出气的大部分，只是现阶段尚难利用。
我国是世界上煤炭资源最为丰富的国家之一，具有探寻煤成气资源的良好条件。据不完全统计，仅在全国重点煤矿中，瓦斯含量高而突出的矿井就至少有268对，约占矿井总数的42%，其中瓦斯涌出量每分钟高于20立方米的就超过了110对。华北地区的石炭、二叠纪煤系煤成气就很丰富，如山西阳泉煤矿晚石炭世太原组煤成气井喷，最高日喷量为85500立方米。东北、西北地区的侏罗纪及三叠纪、二叠纪、石炭纪煤系的煤成气远景亦佳。新疆的塔里木、吐鲁番一哈密、准噶尔盆地的上三叠统一中侏罗统、东海盆地的第三系等，被认为是潜在远景的煤成气分布区。近十多年来，全国各地煤系地中发现了天然气气藏及众多的含气构造。贵州中西部找气前景可观，如贵阳、六枝、水城、盘县等煤矿也都发现了煤成气体。地质学家们认为我国地质构造复杂，故名地煤系的含气程度不尽相同。
煤成气的科学研究为我国20世纪80年代以来的重点项目，已取得若干重要成果。例如，原地质矿产部所属有关单位运用新理论、新观念，研究了不同盆地构造的发展、沉积特征、气源岩的类型、生烃能力、储盖层和聚集保存条件，论证了煤成气的远景，指出了富集气 （油） 的有利地段。中国科学院贵阳地球化学研究所对煤成气的地球化学特征进行了研究，提出了煤化作用与煤成气成因的三种主要方式。