文档介绍：1
主讲:史广山讲师
安全学院瓦斯地质研究所
瓦斯地质学
第四章
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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
第四章
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第一节煤层瓦斯地球化学特征
一、瓦斯的化学组分
烃类气体:甲烷及其同系物
非烃类气体:二氧化碳、氮气、氢气、一氧化碳、硫化氢和稀有气体氦、氩等。
(一)烃类气体
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。
(二)非烃类气体
非烃类气体含量通常小于20%
第四章
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二、影响瓦斯地球化学组成的地质因素
煤岩组分(母质)
煤阶
瓦斯成因
埋藏深度及相应的温压条件
瓦斯解吸和扩散
水动力条件和次生作用
第四章
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(一)煤岩组分的影响
显微煤岩组分:镜质组、壳质组、惰质组
煤分为腐殖煤类和腐泥煤类
腐殖煤类以镜质组为主,含少量的壳质组、惰质组
腐泥煤类以壳质组和富氢镜质组为主
产气量:壳质组>镜质组>惰质组
腐殖煤产气:高甲烷(90%~95%以上),低湿气(一般<%),腐泥煤类:甲烷较低(47%~75%左右)湿气较高(20%左右)
(二)煤化程度的影响
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一般而言,煤变质程度越高,生成的气体量也越多;
低变质煤生成的热成因气以二氧化碳为主;
高变质煤生成的气体主要成分为甲烷。
(三)瓦斯成因的影响
瓦斯成因:
生物成因:二氧化碳的还原作用;生成的甲烷其同位素较轻且富氘;有机酸(一般为乙酸)的发酵作用。生成甲烷同位素较重且消耗氘
热成因:1、重烃一般出现在中高挥发分烟煤;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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二、影响瓦斯地球化学组成的地质因素
(四)埋藏深度影响
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。
(五)瓦斯解吸和扩散
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。
(六)水文地质条件
如美国圣胡安盆地,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,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。
(七)次生作用的影响
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。
第四章
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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
第四章
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一、煤层瓦斯赋存状态
第二节煤层瓦斯赋存与瓦斯吸附解吸特征
图4-3 煤体中瓦斯赋存状态
煤体
游离瓦斯
吸着瓦斯
煤体孔隙
吸附瓦斯
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(一)吸附态瓦斯
煤层瓦斯以吸附方式储存于煤层中。
吸附状态的瓦斯占煤中瓦斯总量的80%~95%。
煤是一种多孔介质,对瓦斯具有很强的吸附能力。
一、煤层瓦斯赋存状态
美国几个含煤盆地中煤与砂石储气能力的比较(据Kuuskvaa等,1989)
1—圣胡安盆地高挥发分烟煤;2—黑勇士盆地中挥发分烟煤;3—常规砂岩储层(孔隙度Φ=25%,水饱和度为30%);4—圣胡安盆地中挥发分烟煤;5—常规砂岩储层(孔隙度Φ=%,水饱和度为35%)。