煤层气的组成
煤层气俗称“瓦斯”，其主要成份为高纯度甲烷，是近二十年在世界上崛起的新型能源，其资源总量与常规天然气相当。煤炭开采中排出的大量煤层气作为一种新型能源，具有独特的优势，是优化一次能源结构的重要组成部分，是优质的能源和基础化工原料。同时由于煤层气作为一种有害的危险气体，排放到大气中具有很强的温室效应，既破坏大气层、污染环境，又因其易燃易爆性严重危及着广大煤矿职工的生命财产安全。
山西是煤层气资源大省，煤层气资源量约10×1012m3,占全国总量的1/3， 主要分布在河东、沁水、霍西、宁武、西山五大煤田。经国土资源部审查批准，山西省煤层气探明储量402.19×108m3，可采储量218.39×108m3。其中以沁水和河东煤田最为富集，蕴藏量占全省煤层气总量的80％。沁水盆地煤层气资源量约5.35×1012m3,具有资源分布其中、埋深浅、可采性好、甲烷纯度高（大于95％）等特点，是目前全国第一个勘探程度最高、煤层气储量条件稳定、开发潜力最好的煤层气气田。
煤层气资源的开发利用将会为社会创造巨额财富。我国具有丰富的煤层气资源，其开发潜力巨大。按照目前我国石油天然气资源发现率计算（10％），31.46万亿立方米的煤层气资源可获得3万亿立方米的天然气，参照目前天然气的中等价格，即每立方米天然气约1.0元（城市门站价）计算，将会为社会创造3万亿元的财富。事实上，随着科学技术的飞速发展，资源发现率将会大幅度上升，经济价值将不可估量。
开发煤层气，形成煤层气产业将对国民经济发展起到巨大的推动作用。开发煤层气是一项庞大的系统工程，建设一个煤层气生产基地将带动道路、管道、钢铁、水泥、化工、电力、生活服务等相关产业的发展，增加就业机会，促进当地经济的发展。特别是对于我市这样一个能源重化工基地，发展煤层气产业对于保护资源、实现煤炭产业深加工及可持续发展、减少温室气体排放、改善大气环境质量，调整产业结构、加快煤化工产业规模化发展、培育新的经济增长点，都具有十分重要的现实意义和深远的战略意义。
煤层气地球化学分析数据主要来自煤岩解吸气、瓦斯抽放气及井口排采气等样品，前两者数据的分布范围较宽。对中国不同地质时代和不同煤级的358个井田（矿）煤层气组分的统计显示，煤层气组分构成以CH4为主，其含量变化范围为66.55%～99.98%，一般为85%～93%；CO2含量为0%～35.58%，一般＜2%；N2的含量变化很大，一般＜10%；重烃气含量随煤级不同而变化（张新民等，2002）。对美国煤层气井的795个气样的分析结果表明，煤层气的组分及其平均含量为：CH4占93.2%，C2＋（重烃）占1.6%，CO2占4.4%，N2占0.8%（Scott et al.，1994）。从前人统计数据看，井口排采的煤层气无论是热成因气（如美国黑勇士盆地、中国沁水盆地），还是生物成因气（如美国粉河盆地、中国阜新盆地），煤层气的组分差别不是很大，主要为甲烷，平均为97%～99.75%；重烃气及非烃气含量均很低，一般小于2%（表11-1）。相对于常规天然气，煤层气组分比较一致，无论源岩的成熟度高低，煤层气的组分均显示为干气的特征。来源于煤系的常规天然气组分，往往受到源岩的成熟度影响，随着成熟度增大，甲烷含量升高，重烃气含量降低，过成熟的晚期阶段气体富集甲烷。如高过成熟煤系生成的克拉2气田甲烷含量达96.58%，C3以后的烷烃组分基本检测不到；成熟—高成熟阶段生成的牙哈凝析气田甲烷含量均值只有82.32%，C2-5含量达11.61%。
表11-1 中国典型煤成气与国内外煤层气组分及碳同位素统计
续表
在碳同位素组成上，煤层气与天然气（煤成气）有着明显的差别（陶明信，2005）。热成因的常规煤成气与煤层气碳同位素最大的区别是，成熟度相近源岩的煤层气甲烷碳同位素明显偏轻，如沁水盆地南部二叠系3#煤层的Ro最高可达3.5%以上，库车侏罗系煤系源岩Ro小于2%，但库车克拉2 晚期阶段聚集的天然气甲烷碳同位素为-27.3‰，明显重于沁水盆地南部过成熟的煤层气甲烷碳同位素值（-31.95‰），这种现象在其他盆地也普遍存在。造成这种现象的原因主要是受到次生生物作用的影响。
煤层气的化学组分有烃类气体(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)。其中，甲烷、二氧化碳、氮气是煤层气的主要成分，尤以甲烷含量最高，二氧化碳和氮气含量较低，一氧化碳和稀有气体含量甚微。
(一)烃类气体
煤层气的主要成分是甲烷，其含量一般大于80%，其他烃类气体含量极少。通常，同一煤阶烃类气体随埋藏深度的增大而增加。重烃气主要分布于未受风化的煤层中。此外重烃含量常常还与煤变质程度有关，一般中变质煤中重烃含量高，而低、高变质煤中低。
通常用甲烷气体(C1)与总烃量(C1—C5)的比率作为确定气体的干度指标(干燥系数)，若C1/C1—C5值大于99%，为特别干的气体;95%～99%为干气;85%～95%为湿气;小于85%，为特别湿的气体。
(二)非烃类气体
大多数煤层气中的非烃类气体含量通常均小于20%，其中氮气约占三分之二，二氧化碳约占三分之一。如美国阿巴拉契亚盆地、阿科马盆地和黑勇士盆地，其煤层气中非烃类气体含量极低，远远低于10%。在某些煤层气中，氮气和二氧化碳含量变化很大，如江西丰城煤矿煤层气的氮气含量变化在0.20%～83.39%之间，二氧化碳含量变化在0.02%～10.12%之间。氮气分子较小、运移速度快，因而主要受上覆盖层质量影响。二氧化碳易溶于水且易被地下水带走，因而二氧化碳含量主要受地下水活动影响。此外，氮气和二氧化碳含量亦受煤层埋深和煤变质程度影响。一般而言，越靠近地表氮气和二氧化碳的含量越高;煤变质程度越高氮气和二氧化碳的含量越低。
虽然煤层气的成分都是以甲烷为主，然而在不同盆地、同一盆地的不同部位、不同煤层、不同埋深、不同煤阶煤以及不同煤层气井之间，煤层气的组分往往会出现较大的差异。控制煤层气成分的主要因素有:①煤的显微组分特别是富氢组分的丰度;②储层压力，它影响煤对各组分的吸附能力;③煤化作用程度，即煤阶(煤级);④煤层气解吸过程，解吸阶段吸附性弱或浓度高的组分先解吸;⑤水文地质条件，它通过输送细菌产生次生生物气而影响煤层气成分(Scott，1993)。
Scott对产自美国1380多口煤层气井中985个气样的分析结果表明:煤层气的平均成分为:甲烷占93.2%，重烃占2.6%，二氧化碳占3.1%，氮气占l.1%。Rice(1993)对采自晚石炭世宾夕法尼亚组到新近纪煤层中的气体样品(气样直接采自矿井、煤样解吸气和地面开采的煤层气;煤阶从褐煤到无烟煤，Ro为0.3%～4.9%;含气煤层的深度从121.9lm的矿井到4419.38m的钻孔)进行了研究，通过该研究得出以下结论:世界各地煤层气的组分差异很大，煤层气的主要组分通常为甲烷和其他烃类组分，同时还含少量的CO2和N2。气体中烃的组成可用气体湿度(C2+ 即乙烷及其以上重烃百分含量)表示，湿度值一般介于0%～70.5%之间。
大气层分为几层,每一层有什么特点?
根据大气在垂直方向上的温度、密度及运动状况的差异，可以将大气层分为对流层、平流层和高层大气。各个层的特点如下：按大气温度随高度分布的特征，可把大气分成对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。按大气各组成成分的混和状况，可把大气分为均匀层和非均匀层。按大气电离状况，可分为电离层和非...
大气有哪些成分组成?
大气成分指组成大气的各种气体和微粒。包括干洁空气，水蒸气，尘埃。地球上的大气，有氮、氧、氩等常定的气体成分，有二氧化碳、一氧化二氮等含量大体上比较固定的气体成分，也有水汽、一氧化碳、二氧化硫和臭氧等变化很大的气体成分。其中还常悬浮有尘埃、烟粒、盐粒、水滴、冰晶、花粉、孢子、细菌等固体...
地球上的大气层有多厚?大气层中都有哪些气体?
大气层，天文学的一个专业名词，是紧紧围绕地心引力的一层混合气，它是地球上最表层的一层气体圈，围绕着约一千米厚但没有显著界线的深海和陆上。实际上，大气层也叫大气圈，是围绕着重力的混合气体，是地球上最表层的蒸汽圈，围绕着深海和陆地，大气圈没有正确的界限，2000~16000公里的高度依然存在...
大气的三个层次是什么?
1、对流层 集中了大气质量的四分之三和几乎全部的水汽、杂质,厚度随纬度变化而变化，低纬厚度约17~18千米；中纬厚度约10~12千米；高纬厚度约8~9千米。气温随高度的增加而递减,空气对流运动显著，天气现象复杂多变。2、平流层 有大量吸收紫外线的臭氧层，高度为自对流层顶至50~55千米，气温随高度的...
大气有哪些结构组成?
地球的大气层由五大层构成，层与层之间有些有明显的界限或过渡层。大气没有外边缘——只是向外逐渐变薄，直到距地表3100英里(5000千米)的地方，再向外则是真空了。以此为边界向内延伸便是外逸层，它主要是由氢原子组成。大气中原子间由于离得很远，所以很难相互碰撞，甚至在绕地球一周之后也不会...
大气层分为几层,大气污染发生在哪个层?
公务员考试行测地理常识，大气：大气的组成 1）对流层 该层在低纬17～18千米，中纬10～12千米，高纬8～9千米。2）平流层 自对流层顶至50～55千米。3）高层大气 自平流层顶以上到大气上界，其中80～500千米高空有若干电离层。大气污染主要发生在对流层。如，逆温现象因阻碍空气垂直运动的发展，使大量...
空气成分组成比例
空气成分组成比例：氮气的体积分数约为78%，氧气的体积分数约为21%，稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙、氡、气奥）的体积分数约为0.934%，二氧化碳的体积分数约为0.04%。其他物质（如水蒸气、杂质等）的体积分数约为0.002%。空气是地球大气层中的混合气体，属于混合物，空气的组成比例随高度、气压而...
大气层是怎样分层的
大气分层五层，自下而上依次是对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。1、对流层 对流层是地球大气中最低的一层。云、雾、雨雪等主要大气现象都出现在此层。气温随高度增加而降低：由于对流层主要是从地面得到热量，因此气温随高度增加而降低。2、平流层 在平流层内，随着高度的增高，气温最初保持...
大气层分为哪几层?
大气分层五层，自下而上依次是对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。1、对流层 对流层是地球大气中最低的一层。云、雾、雨雪等主要大气现象都出现在此层。气温随高度增加而降低：由于对流层主要是从地面得到热量，因此气温随高度增加而降低。2、平流层 在平流层内，随着高度的增高，气温最初保持...
地球大气层有多厚?
大气层的厚度大概在1000km以上，没有明显的界限。大气层是气象学的一个专业术语，它是由重力关系而围绕着地球的一层混合气体构成，是地球最外部的气体圈层，包围着陆地，海洋，对地球的生态系统有着影响关系。一、大气层大气层还有另外一个名字，叫做大气圈。通俗得讲，就是包围在地球最外层的气体圈。它...
弘启林可： 煤层气俗称“瓦斯”,其主要成分是CH4(甲烷),是主要存在于煤矿的伴生气体,也是造成煤矿井下事故的主要原因之一.煤层气是热值高、无污染的新能源.它可以用来发电,用作工业燃料、化工原料和居民生活燃料.煤层气随着煤炭的...
黑山县17150365821： 请问什么是煤层气? ？
弘启林可： 煤层气也叫煤层瓦斯,以吸附、游离状态赋存于煤层及其围岩中. 煤层气的组成以甲烷为主(可达90%以上),并含有少量其他气体(如重烃、氢、一氧化碳和二氧化碳等).
黑山县17150365821： 液化煤层气和天然气什么区别 ？
弘启林可： 储集机理不同:常规天然气是以游离状态储集在储层的孔隙空间当中,在气源充足的情况下,其据计量主要与孔隙空间的大小有关.煤层气则以吸附状态赋存在孔隙的表面...
黑山县17150365821： 什么是煤层气? - ？
弘启林可： 煤层气,是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体,是煤的伴生矿产资源,属非常规天然气,是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料
黑山县17150365821： 煤层气主要成分是什么？
弘启林可： CO和H2 因为水(H2O)的分子里有一个氧(O)原子和两个氢(H)原子,水一遇上火热的煤(C),氧原子立刻被煤(C)夺走了,结果生成一氧化碳(CO)和氢气(H2).
黑山县17150365821： 煤层气与常规天然气有什么区别? - ？
弘启林可： 煤层气是一种以吸附状态为主、生成并储存于煤层及其围岩中的甲烷气体,发热量大于8100大卡/m3,与常规天然气相比主要不同点如下: ①煤层气基本不含碳二以上的重烃,产出时不含无机杂质,天然气一般含有含碳二以上的重烃,产出时含...
黑山县17150365821： 1、煤层气是什么? - ？
弘启林可： 煤层气是由煤气作用生成的以甲烷为主要成份的天然气,主要以吸附形式存在于煤层孔隙中.煤层气藏是一种天然裂缝性气藏,一般埋藏深度在1000米以 内、基岩渗透性差,孔隙度一般小于5%.
黑山县17150365821： 煤层气是什么东西? - ？
弘启林可： 煤层气俗称“瓦斯”,其主要成份为高纯度甲烷,是近二十年在世界上崛起的新型能源,其资源总量与常规天然气相当.煤炭开采中排出的大量煤层气作为一种新型能源,具有独特的优势,是优化一次能源结构的重要组成部分,是优质的能源和...
黑山县17150365821： 煤层气如何开发利?煤层气如何开发利用 ？
弘启林可： 中科院理化技术研究所所长刘新厚介绍,煤层气产业是近20多年来在世界上崛起的新兴产业.煤层气是一种以吸附状态为主、生成并储存于煤层及其围岩中的甲烷气体,...
黑山县17150365821： 煤层气液化、煤制气液化和管道气液化,这三种液化天然气有什么区别? - ？
弘启林可： 煤层气主要由95%以上的甲烷组成,另外5%的气体一般是CO2或氮气,基本不含碳二以上的重烃,产出时不含无机杂质,煤层气是通过排水降低地层压力,使煤层气在煤层中解吸-扩散-流动采出地面,煤层气是一种以吸附状态为主、生成并储存...
