煤層氣的組成

專家解說(shuō)：煤層氣的化學(xué)組分有烴類氣體(甲烷及其同系物)、非烴類氣體(二氧化碳、氮?dú)?、氫氣、一氧化碳、硫化氫和稀有氣體氦、氬等)。其中，甲烷、二氧化碳、氮?dú)馐敲簩託獾闹饕煞?，尤以甲烷含量最高，二氧化碳和氮?dú)夂枯^低，一氧化碳和稀有氣體含量甚微。(一)烴類氣體煤層氣的主要成分是甲烷，其含量一般大于80%，其他烴類氣體含量極少。通常，同一煤階烴類氣體隨埋藏深度的增大而增加。重?zé)N氣主要分布于未受風(fēng)化的煤層中。此外重?zé)N含量常常還與煤變質(zhì)程度有關(guān)，一般中變質(zhì)煤中重?zé)N含量高，而低、高變質(zhì)煤中低。通常用甲烷氣體(C1)與總烴量(C1—C5)的比率作為確定氣體的干度指標(biāo)(干燥系數(shù))，若C1/C1—C5值大于99%，為特別干的氣體;95%～99%為干氣;85%～95%為濕氣;小于85%，為特別濕的氣體。(二)非烴類氣體大多數(shù)煤層氣中的非烴類氣體含量通常均小于20%，其中氮?dú)饧s占三分之二，二氧化碳約占三分之一。如美國(guó)阿巴拉契亞盆地、阿科馬盆地和黑勇士盆地，其煤層氣中非烴類氣體含量極低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于10%。在某些煤層氣中，氮?dú)夂投趸己孔兓艽?，如江西豐城煤礦煤層氣的氮?dú)夂孔兓?.20%～83.39%之間，二氧化碳含量變化在0.02%～10.12%之間。氮?dú)夥肿虞^小、運(yùn)移速度快，因而主要受上覆蓋層質(zhì)量影響。二氧化碳易溶于水且易被地下水帶走，因而二氧化碳含量主要受地下水活動(dòng)影響。此外，氮?dú)夂投趸己恳嗍苊簩勇裆詈兔鹤冑|(zhì)程度影響。一般而言，越靠近地表氮?dú)夂投趸嫉暮吭礁?煤變質(zhì)程度越高氮?dú)夂投趸嫉暮吭降?。雖然煤層氣的成分都是以甲烷為主，然而在不同盆地、同一盆地的不同部位、不同煤層、不同埋深、不同煤階煤以及不同煤層氣井之間，煤層氣的組分往往會(huì)出現(xiàn)較大的差異?？刂泼簩託獬煞值闹饕蛩赜?①煤的顯微組分特別是富氫組分的豐度;②儲(chǔ)層壓力，它影響煤對(duì)各組分的吸附能力;③煤化作用程度，即煤階(煤級(jí));④煤層氣解吸過(guò)程，解吸階段吸附性弱或濃度高的組分先解吸;⑤水文地質(zhì)條件，它通過(guò)輸送細(xì)菌產(chǎn)生次生生物氣而影響煤層氣成分(Scott，1993)。Scott對(duì)產(chǎn)自美國(guó)1380多口煤層氣井中985個(gè)氣樣的分析結(jié)果表明:煤層氣的平均成分為:甲烷占93.2%，重?zé)N占2.6%，二氧化碳占3.1%，氮?dú)庹糽.1%。Rice(1993)對(duì)采自晚石炭世賓夕法尼亞組到新近紀(jì)煤層中的氣體樣品(氣樣直接采自礦井、煤樣解吸氣和地面開(kāi)采的煤層氣;煤階從褐煤到無(wú)煙煤，Ro為0.3%～4.9%;含氣煤層的深度從121.9lm的礦井到4419.38m的鉆孔)進(jìn)行了研究，通過(guò)該研究得出以下結(jié)論:世界各地煤層氣的組分差異很大，煤層氣的主要組分通常為甲烷和其他烴類組分，同時(shí)還含少量的CO2和N2。氣體中烴的組成可用氣體濕度(C2+ 即乙烷及其以上重?zé)N百分含量)表示，濕度值一般介于0%～70.5%之間。

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