已生成的湿气转变成甲烷和二氧化碳，即形成次生生物成因气。次生生物气的形成时代一般
较晚

(几万至几百万年前)。煤层中存留的生物成因气大部分属于次生生物成因气。 

　　

3 煤层气富集地质主要因素 

　　

3.1 构造演化对煤层气成富集的控制作用 

　　聚煤盆地回返抬升的时间早晚和长短、抬升程度均控制着煤层气的富集程度。抬升回返
时间晚而短，煤层气散失的时间就短，对煤层气藏的保存有利，如华北东部和西部地区抬
升回返时间不同，煤层气富集程度具有明显差异。抬升程度在煤层的上覆地层有效厚度得到
反映，盆地回返抬升后，煤层停止生气，在没有构造热事件等特殊地质因素发生的情况下
煤层抬升后的上覆有效地层厚度直接影响

 着现今煤层的含气量。我们把煤层停止生气之后

上覆

“有效厚度”在地史上埋藏最小的时刻称为煤层气藏形成关键时刻，此时煤层上覆“有效

厚度

”的压力、温度决定了现今煤层的含气量[2]。因此，在煤层气勘探选区时，不仅要看现

今的煤层厚度、煤阶、孔渗性、割理、盖层、水动力等地质条件，更重要的还要看在地质历史时
期煤层停止生气之后抬升的最小埋深是否有利于煤层气的保存。河北省大城地区由于燕山后
期构造活动频繁，长期抬升剥蚀，上覆有效厚度变薄，保存条件欠佳，使大部分地区的煤
层气散失，钻探结果表明该区煤层气产量低，含气饱和度和解吸压力低，不利于煤层气的
开采

[5]。 

　　

3.2 地下水的控制作用 

　　水动力条件对煤层气的保存关系很大。甲烷等气体微量溶解于地下水，并随水的流动发
生散失。煤层地下水滞流或流动缓慢减少了气体溶解流失，较高的水力压力有利于煤层压力
的保持，阻止气体解吸。如我国主要煤层气盆地煤系水动力条件强的地区，不仅煤的含气量
相对较低，煤层气甲烷碳同位素变轻的程度也较大；水动力较弱的地区或滞流水区，煤层
气的含量相对较高，甲烷碳同位素变轻的程

 度也相对较小。滞流区和径流区具有不同的水

动力条件，决定了滞流区煤层气的富集和径流区煤层气的破坏

[3]。在滞流水区，有利于煤

层气的保存。

 

　　煤层水主要包括基质孔隙中的束缚水和裂隙系统中的游离水。束缚水难以流动，游离水
始终处在不断的交替循环之中，导致煤层裂隙系统中的水头和压力发生变化，使煤层中甲
烷的三种赋存相态，即吸附相、溶解相和游离相的平衡发生变化，引起煤层中甲烷的溶解、
运移。煤系中的游离水溶解了煤基质割理面上的甲烷，导致了割理面上甲烷的浓度降低，使
基质中的甲烷通过扩散由吸附气转变为游离气

[4]。滞流水环境有利于煤层气的富集。 

　　

3.3 封闭条件的控制作用 

　　由于煤层气以吸附气为主这一特殊赋存形式，人们往往认为盖层对煤层气聚集没有太
大的影响。实际上煤层富气与顶、底板和上覆地层的封盖有较大的关系。致密低渗的顶、底板
减少煤层气散失，保持较高的储层压力，维持吸附气体量最大，

 利于煤层气的富集。理论

上煤层要有足够大的含气量，最理想的保存条件是煤层处于一个封闭体系中。可见，煤层的
顶、底板及其上覆层对煤层气的富集具有重要的控制作用

 。 

　　

4 结论 

　　控制煤层气富集的地质因素很多。不过总的来说，最重要的是含气性和渗透率。含气量
是基础，没有较高的含气量就不可能有气体产出；渗透率是煤层气开采中最为重要的参数
即使含气量再高，渗透率过低还是无法开采出来。中国高煤价煤层气开发面临的主题不是含
气量低，而是渗透率低，而且难以通过压裂等方法改造，美国煤层气田的渗透率普遍比中
国高两个数量级。归纳起来可以说是煤层气

“三控论”，即封盖层控制含气量，应力场控制渗

透率，构造体和煤体控制富集带。此外水文地质条件也是煤层气富集成藏的重要因素，目前
研究的热点之一。综上所述区域构造演化、水动力条件和封闭条件，这

3 大控制因素决定煤

层气的富集程度，为总结煤层气富集规律提供重要依据。