煤成氣，又稱煤型氣、煤系氣，是指在成煤環境下形成的沉積物在煤化作用過程中熱成因形成的天然氣。這種氣主要由煤層內呈富集狀態的有機質和巖層內呈分散狀態的有機質生成，成分以甲烷為主。
形成原理
生物成因氣
煤成氣的形成機制有兩種，一種是生物成因，另一種是熱成因。生物成因氣是指在成煤過程初期的泥炭化作用階段，泥炭沼澤為富水常溫的還原環境，微生物活動旺盛時，植物有機質在轉變成泥炭的同時，遭受厭氧菌分解產生以甲烷為主的氣體。
此外，煤層經聚煤期后構造抬升或剝蝕作用，也可再次遭受生物化學作用而產生生物成因氣。生物成因氣是微生物地球化學作用的產物，其通過兩個途徑生成：一是還原二氧化碳；二是甲基型有機質發酵。生物成因氣最早形成于R<0.5%、有機質演化未成熟階段。此時，在泥炭沼澤缺氧、低硫酸鹽、低溫、高pH值、適當孔隙空間、富含有機質的快速沉積環境中，溫度一般認為不超過50℃，生存有大量微生物，生物化學作用強烈，植物有機質在厭氧菌作用下降解、發酵，生成生物降解氣，形成主要成分為甲烷和二氧化碳的煤成氣。這一時期由生物降解生成的氣稱為原生生物氣，因儲集層（煤層及頂底板巖層）埋深較淺，生儲蓋不完善，沒有良好的氣藏封閉，生氣不容易大量保存，難以成為重要的煤成氣源。
生物成因氣還可產生于成煤之后。當構造抬升和剝蝕作用使煤層出露地表或被松散沉積物覆蓋，埋藏變淺與大氣、水相通，煤層中可再次形成有利于微生物活動的環境。此時地下水和大氣降水可將補給區的細菌運移到煤層內，并對煤層內的熱成因氣和其他甲基型有機化合物降解形成生物降解氣。這一時期生成的生物降解氣稱為次生生物氣。次生生物氣形成于正常煤化作用終止以后，往往是在近代地質時期內形成的，在各種煤級的煤層中都可以發生，一般以為0.3% 熱成因氣是在成煤過程中，隨著煤層埋藏深度的增加，地溫逐漸升高，微生物活動漸趨停止，煤化作用因溫度和壓力的增高而增強，在褐煤礦轉化為煙煤、無煙煤的同時，溫度促使煤有機化合物熱解，經物理化學反應而析出甲烷、二氧化碳、水和少量重烴。熱成因氣是沉積有機質經物理地球化學作用“煤化或演化”的結果，其形成可從泥炭階段延續至無煙煤階段。煤的有機質在其煤化或演化的各個階段中，都可通過熱降解作用和熱裂解作用生氣，但各階段的生氣機理和生氣成分不盡相同，即熱成因氣的生成與沉積有機質演化階段的成熟度或煤化作用程度的階段有關。 早期熱成因氣產生于煤變質作用初期，相當于有機質演化的成熟階段的低端隨著埋深的增加和地溫梯度的增高，煤層經受的溫度和壓力隨之增加，煤發生熱演化和變質作用。在煤變質作用之初，煤有機質的芳構化程度較低、有大量帶側鏈的官能團，由于受熱發生降解作用，側鏈或官能團斷裂，生成重烴分子和CH、CO、HO等小分子，同時煤有機大分子的芳構化程度提高，CO被水溶解帶走或被進一步還原為CH，從而形成以甲烷為主要成分的煤成氣。晚期熱成因氣產生于煤變質作用的大部分時期，相當于烴源巖演化的成熟階段的高端、高成熟階段(和過成熟階段。 在煤成烴的有機質演化成熟階段，熱成因氣的生成是煤有機質早期熱降解作用的繼續，并達到熱降解速率的高峰，生成的氣體中CH的比例急劇升高、CO的比例急劇下降，并有大量重烴氣和液態烴的生成；在煤成烴的有機質演化高成熟階段，熱成因氣以熱降解生氣為主，但熱降解作用呈減弱趨勢，熱裂解作用逐漸增強，生氣大部分源于煤分子側鏈或官能團的脫落，一部分來源于已生成或正在生成的液態烴或重烴氣的熱裂解；在煤成烴的有機質演化過成熟階段，熱成因氣以裂解作用生氣成為主導，當Ro,max>2.5%以后，全部為熱裂解成因生氣。熱成因氣主要源于已生成的液態烴或重烴氣的熱裂解，部分源于煤分子或重烴分子側鏈的脫落。 煤成氣生成后主要賦存于含煤沉積的各類儲層中，亦可運移到非煤系儲層中。根據煤成氣儲存體巖石的性質、運移特征、聚散性和工業意義等，可按其賦存狀態將煤成氣劃分為煤層氣和煤出氣兩大類。 煤層氣 煤層氣是指儲存在煤層的微孔隙和裂隙中的，基本上未運移出生氣源巖煤體的煤成氣。煤層氣生于煤層，并不需要初次運移，或基本未運移出生氣源巖煤層，是儲集于煤層內的煤成氣，屬典型的自生自儲式的非常規天然氣藏。由于煤層較致密，透氣性差，吸附性強，儲集在其中的煤成氣大部分以吸附狀態被吸附在裂隙的表面和煤層的微孔隙內，通常不易解析出來。有時有少部分煤成氣的氣體分子往返運動于煤層的內生和外生裂隙內，呈游離狀態儲集在煤層中，甚至可聚集成瓦斯包，造成采煤中的瓦斯突出災害。煤層氣在適當的地質條件下亦可形成工業性氣藏，是現在能源勘查、開發的主要對象。 煤出氣 煤出氣是指從生氣源巖（煤層、炭質泥巖、泥巖）中擴散、運移出來的那部分煤成氣。煤出氣占煤成氣的絕大部分，據其聚散性可細分為聚煤氣和散煤氣。聚煤氣是聚集的煤成氣的簡稱，指從生氣源巖中運移出來且聚集儲存于其他儲層（如砂巖、礫巖、大理石）中的那部分煤出氣。聚煤氣在煤出氣中只占很少一部分，但可以聚集起來成為有工業價值的煤成氣藏，是以往天然氣勘探和開發的主要氣藏。散煤氣則是指從生氣源巖中運移出來的、以游離狀態或溶解于地下水里而分散儲存在生氣源巖以外的圍巖中的那部分煤出氣。散煤氣在煤出氣中占絕大部分，但在目前的技術條件下還很難收集開采利用。 參考資料 > 煤成氣的相關知識.百度文庫.2024-10-24 煤成氣基礎知識.百度文庫.2024-10-24 煤成氣與煤層氣的區別.中國化工企業聯盟.2024-10-24熱成因氣
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