文档介绍：煤层瓦斯赋存与煤储层物性特征
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一、瓦斯的化学组分
（一）烃类气体
瓦斯的主要成分是甲烷，其含量一般大于80%，其他烃类气体含量极少。在同一煤阶中，通常是烃类气体含成因气有如下特征：① 重烃一般出现在中高挥发分烟煤和煤化程度更高的煤中；② 随着煤化程度的增高，重同位素13C在甲烷和乙烷中富集；③ 随着煤化程度的增高，甲烷也相对富集氘。
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（四）煤层埋藏深度的影响
煤层埋藏深度不同，瓦斯的组分也发生变化。随着煤层埋藏深度增加，煤层甲烷的同位素δ13C1值呈增大趋势。与深层瓦斯相比，浅层瓦斯为较干气体，且所含甲烷的同位素δ13C1值低。参照世界各地的资料可以看出，在煤阶相同或相近的情况下，δ13C1值较小的瓦斯，其赋存深度一般也较浅。
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（五）瓦斯的解吸和扩散
煤层后期抬升，煤层压力场发生改变，瓦斯出现解吸和扩散。结构简单、分子量小、质量轻的甲烷比结构复杂、分子量大、质量重的重烃气容易解吸且解吸速度快。同为甲烷分子，轻同位素12C1比较重的、极性更强的13C1容易解吸，且解吸速度快。
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（六）次生作用的影响
瓦斯的次生作用，即对早期已生成瓦斯的改造作用。主要是生物成因气和热成因气的混合和湿气组分的氧化作用。次生作用影响瓦斯的组成，对于浅层瓦斯而言更是如此。在浅部，煤层通常为细菌繁盛的含水层，细菌影响瓦斯组成的方式有三种：①厌氧菌活动导致大量生物成因气的生成并和以前生成的热成因气混合；②喜氧菌优先和湿气组分发生作用，湿气大部分遭到破坏，从而使残留湿气组分的δ13C1值也比预期的要高；③喜氧菌的活动令甲烷被氧化和消耗，使残留甲烷的δ13C1值增大。
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（七）水文地质条件的影响
有些地区水动力条件对瓦斯组成的影响十分明显。如美国圣胡安盆地，其北部超高压区瓦斯为富CO2干气，南部低压区瓦斯则为贫CO2湿气。在区域抬升后又遭受剥蚀的盆地边缘，大气降水进入可渗透煤层，细菌随流动水一起迁移到煤层中，在细菌的降解和自身代谢活动作用下生成次生生物成因气。
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第一节煤层瓦斯地球化学特征
第二节煤层瓦斯赋存与瓦斯吸附解吸特征
第三节煤层瓦斯含量及其影响因素
第四节煤层瓦斯垂向分带
第五节煤储层压力特征
第六节煤层孔隙与裂隙特征
第七节煤储层渗透性特征
第八节煤储层瓦斯流动规律
第四章煤层瓦斯赋存与煤储层物性特征
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一、煤层瓦斯赋存状态
煤对瓦斯的吸附作用主要是物理吸附，是瓦斯分子与碳分子相互吸引的结果，如图4-3所示。在被吸附瓦斯中，人们通常把进入煤体内部的瓦斯称为吸收瓦斯，把附着在煤体表面的瓦斯称为吸着瓦斯，吸收瓦斯和吸着瓦斯统称为吸附瓦斯。煤层赋存的瓦斯中，通常吸附瓦斯量占80％～90％，游离瓦斯量占10％～20％，吸附瓦斯量中又以煤体表面吸着瓦斯量占多数。
第二节煤层瓦斯赋存与瓦斯吸附解吸特征
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图4-3 煤体中瓦斯赋存状态（据周世宁等，1999）
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在外界条件恒定时，煤体中吸附瓦斯和游离瓦斯处于动态平衡状态，吸附瓦斯分子和游离瓦斯分子相互更替，在瓦斯缓慢的流动过程中，不存在游离瓦斯易放散、吸附瓦斯不易放散的情况；当外界的瓦斯压力和温度发生变化或给予冲击和振荡，并影响到分子的能量时，原有平衡会被破坏，并最终形成新的平衡状态。例如，在煤与瓦斯突出（以下简称突出）过程的短暂时间内，游离瓦斯首先放散，然后吸附瓦斯迅速加以补充。
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1．吸附态瓦斯
煤层瓦斯以吸附方式储存于煤层中。经测算，吸附状态的瓦斯占煤中瓦斯总量的80%～95%，具体比例取决于煤的变质程度和埋藏深度等因素（张新民等，1991；．艾鲁尼等，1987）。煤是一种多孔介质，煤中的孔隙大部分是直径小于50nm的微孔，这使煤具有丰富的内表面积，形成煤较高的表面吸引力，所以煤具有很强的储气能力。我国中、高变质程度烟煤和无烟煤的实测煤层瓦斯含量（干燥无灰基）为10～30cm3/g，最高可达36cm3/g，甚至更高。据测算，煤层储气能力是同体积常规砂岩储气能力的2～3倍（图4-4）
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