摘要：本文主要通过讨论我国煤层气生成及含量的影响因素、煤层气保存的条件、煤层
气在煤储层中赋存的方式，从而分析国内煤层气赋存规律的影响因素。
　　关键词：煤层气

 赋存方式 含气量 保存条件

　　

0 引言

　　煤层气（

CBM）是以自生自储式为主的非常规天然气，它主要贮存于煤层及其邻近岩

层之中。我国是煤炭资源大国，煤层气资源也极为丰富，近几年随着对煤层气研究的日益深
入，煤层气开发和利用具有远大前景。据测算，埋深小于

2000m 的煤层气资源量为 31.46 万

亿

m3，与陆上常规天然气资源量相当，并与其在区域分布上形成良好的资源互补。因而通

过探讨煤层气赋存的有利条件及不利条件，从而得出煤层气赋存的评价方法，对我国煤层
气勘探开发及有利区块的选定具有重要的意义。
　　

1 煤层气的赋存方式

　　煤层气以三种状态存在于煤层之中：溶解状态，溶解于煤层内的地下水中；游离状态
其中大部分存在于各类裂隙之中，以游离态分布于煤的孔隙中；吸附状态，吸附在煤孔隙
的内表面上。溶解状态甲烷含量较少，一般以游离态和吸附态甲烷为主。
　　

1.1 吸附状态煤层气 煤层与常规天然气储层的不同主要表现在，大多数的气体都是以

吸附的方式在煤层中储存的。测算结果表明，吸附状态的气在煤中气体总量中大约占到的
0%～95%还多，具体比例需要看煤的变质程度，埋藏深度等方面的影响。
　　由于煤是一种多孔介质，煤中的孔隙大部分为直径小于

50nm 的微孔，因而使煤具有

很大的内表面积，（据测定，

1g 无烟煤微孔隙的总面积可达 200m2 之多，超过一般孔隙的

2000 倍）气体分子产生很大的表面吸引力，所以具有很强的储气能力。在我国，中、高变质
程度的烟煤和无烟煤中实测煤层气含量（干燥无灰基）比低变质褐煤要高的多。煤中吸附气
含量，可以用直接法通过煤样解吸试验得到，也可以用间接法通过

Langmuir 方程计算求得。

　　其中：

p—气体压力 kg/cm2）；a—实验温度下最大吸附量（cm3/g·可燃物）；b—取决

于实验温度及煤质的系数

 （kg/cm2）-1；

　　煤吸附煤层气（甲烷）的能力与多种因素有关，主要有以下几个方面：①一般情况下
随着煤变质程度的提高，其吸附气的能力逐渐增加。②煤吸附气量与压力的关系是：当压力
不大时，吸附量随压力增大而增加；压力越高，上述增长幅度越小；当压力达到一定值时
吸附量接近一个常数。达就是说，煤吸附气量是随压力的增加按双曲线规律变化。③出于吸
附作用本身是一个放热过程因此当温度升高时，煤对煤层气的吸附能力下降。④随着煤的湿
度加大，吸附量将变小。这是因为煤的部分微孔隙已被水分子所占拟，而将煤层气分子挤出
所致。
　　

1.2 游离状态煤层气 在气饱和的情况下，煤的孔隙和裂隙中充满着处于游离状态的气

体。这部分气服从一般气体状态方程，由于甲烷分子的自由热运动，因而显现出气体压力。
游离气的含量取决于煤的孔隙（裂隙）体积、温度、气体压力和甲烷的压缩系数，即
Qy=Ф×P×K
　　式中：

Qy 为游离气含量（cm3/g）；Ф 为单位质量煤的孔隙体积（cm3/s）；P 为气体

压力（

MPa）；K 为甲烷的压缩系数（MPa-1）。

　　

1.3 溶解状态煤层气 水对甲烷有一定的溶解能力。与其他气体相比，甲烷在水中的溶解

度是较小的。但煤层常为含水层，甲烷会因地下水的运动而从煤层中运移出去。
　　

1.4 游离态与吸附态煤层气的转化 当压力增加、温度降低时，煤的吸附能量增加，游离

状态煤层气向吸附状态转化。当压力降低、温度升高时，吸附状态瓦斯向游离状态转化。这种
现象较为常见，称为煤层气的解吸作用，它是

—种吸热反应。在井下，当大量瓦斯解吸时，

可吸收围岩热量而使煤壁降温。瓦斯的解吸现象与煤和瓦斯突出有一定关系。