煤层气形成与分布 煤层气分布规律
一、煤层气的涵义及其边界
煤层气是一种非常规天然气藏，具有与常规天然气藏迥然不同的特征，直接将天然气藏的概念应用于煤层气显然不妥。根据煤层气的具体特征，结合前人的定义，本书将煤层气定义为“受相似地质因素控制，含有一定资源规模，以吸附状态为主的煤层气，具有相对独立流体系统的煤岩体”。由于煤层气与其他非常规气藏一样，大面积连续分布，因此它也是连续性气藏的一种。
通过对国内、外典型煤层气的系统解剖，将煤层气边界系统归纳为五类:水动力边界，风氧化带边界，断层边界，物性边界，岩性边界。
水动力边界:以吸附态为主的煤层气大部分通过地下水静水压力作用得以赋存，同时地下水的补给、运移、滞留、排泄控制了煤层气聚集的基本单元。因此，地下水动力条件是煤层气富集成藏的决定性因素之一。水动力边界可细分为地下水分水岭和水动力封堵两种类型。地下水分水岭的存在使其两侧的煤层气处于不同的流体流动单元，分属不同煤层气。这类边界在美国Utah州的中东部和中国的沁水盆地南部存在。地下水分水岭的形成受构造控制，一般为背斜的轴部。水动力封堵边界是最常见的煤层气边界，几乎所有的煤层气都存在。以地下水沿煤层露头补给、向深部运移、形成一定高度的地下水水位、促使煤层气在滞留区富集为主要表现形式。水动力封堵的机理为:要使储层内保存一定量的煤层气，就必须具备一定的储层压力，即地下水静水位面(对应于储层压力)具有一定的高程。可见，水动力边界是一个间接反映含气量的边界，也是一个随地下水位变化的动态边界。
风氧化带边界:是一个取决于煤层气组分组成的边界，由于地下水水位下降，煤层气沿露头散失和空气混入使得煤层气组分组成发生变化，甲烷含量降低，二氧化碳、氮气含量增加。一般将甲烷浓度80%作为风氧化带底界，如沁水盆地南部风氧化带边界以上甲烷浓度急剧下降(图4-19)。因此，从某种程度上说风氧化带是一种人为划定的边界。
图4-19 沁水盆地南部风氧化带边界的确定
断层边界:断层作为重要的煤层气侧向边界可区分为封闭性断层和开放性断层。封闭性断层的封闭机制是断层带岩体的排替压力必须大于储层压力，有4种作用方式:泥岩涂抹作用加强了断层的封闭性，断层两侧岩性配置因断层的落差和与煤储层对接的岩层排替压力而不同，强烈的颗粒碎裂作用和成岩胶结作用是造成断层封闭的基础。开放性断层的封闭性取决于断层带静水压力的大小，富水性强、静水压力高有利于煤层气保存，否则将引起煤层气散失，这与水动力封堵边界的作用机理相同。
物性边界:当煤体在构造应力作用下破坏为糜棱煤、物性变差、排驱压力显著增大时，对煤层气的扩散运移将起到阻止作用。同时糜棱煤本身含气量高、储层压力高，阻止了邻近煤体煤层气的浓度扩散运移散失。这类边界往往与断层边界共生，沿断层带分布，对于提高开放性断层的封闭性具有重要意义。不同性质的断层、断层的上下盘都会产生不同宽度与不同破坏程度的煤体。随着煤层气开发和煤炭开采的实践，此类边界越来越受到人们的重视。
岩性边界:岩性边界是指位于煤层尖灭带的边界，这类边界可以分为两种情形:一是位于煤层尖灭带的岩性具有较大的渗透率，排驱压力低，如砂岩、裂隙孔隙发育的灰岩等，煤层气将难以在煤层内聚集，易逸散，不利于保存;二是位于煤层尖灭带的岩性具有较低的渗透率，如泥岩、粉砂岩等，该岩性边界具有较高的排驱压力，有利于煤层气的保存。
二、煤层气地球化学特征
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。张新民等(2002)统计了我国不同地质时代和各种煤级的358个井田(矿)煤层气组分6000余组数据，结果显示，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，但一般＜10%;重烃气含量随煤级不同而变化。Scott等(1993，1994)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%。从前人统计数据看，井口排采的煤层气无论是热成因气(如黑勇士盆地、沁水盆地等)，还是生物成因气(如粉河、阜新盆地等)，煤层气的组分差别不是很大，主要为甲烷(平均值为97%～99.75%)，重烃气及非烃气含量均很低(一般小于2%，多小于1%)(表4-5)。相对于常规天然气而言，煤层气组分较一致，无论源岩的成熟度是未成熟还是过成熟，煤层气的组分均显示干气的特征，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，过成熟的晚阶段气富集甲烷。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，而成熟-高成熟阶段生成的牙哈凝析气田天然气组分甲烷含量均值只有82.32%，C2-5含量达11.61%。
碳同位素组成上煤层气与常规天然气有着明显的差别(陶明信，2005)。目前由于煤层气主要成分为甲烷，C2+组分较少，统计中数据较少。热成因的常规煤成气与煤层气碳同位素最大的差别是成熟度相近源岩的煤层气甲烷碳同位素明显偏轻，例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)，这种现象也存在于其他盆地，是一种普遍的现象。
表4-5 我国典型煤成气与国内外煤层气组分及碳同位素对比
引起煤层气与常规天然气碳同位素差异性的原因不同。常规天然气甲烷碳同位素主要受到母质和源岩热演化程度Ro的影响，煤成气和油型气δ13C1-Ro演化线不同(图4-20)。煤层气甲烷碳同位素受到生烃作用与后期改造作用的影响，前者与常规天然气相似，主要为煤岩热成熟度的影响，后者主要因素包括解吸作用、生物作用、水动力作用。常规天然气主要为游离气，煤层气为吸附气，后期吸附解吸过程中会造成组分和同位素的变化。常规天然气除典型生物气外，我国已发现的大、中型煤成气藏受到生物降解的影响较小，而目前工业开采利用的煤层气一般埋深小于2000m，生物降解作用使得源岩成熟度相近的煤层气较常规煤成气的甲烷碳同位素偏轻(Scott，1993;Ayers，2002)。煤层气受水动力条件影响较大，其作用机制为甲烷通过水溶作用而改变同位素的组成。
图4-20 我国煤层气、煤成气和油型气δ13C1-Ro关系图
三、煤层气形成演化过程
根据中国含煤盆地构造演化特征分析，除变质程度较低的含煤盆地外，绝大多数盆地都经历了沉降和回返抬升演化阶段，煤层经历了埋藏-抬升的构造演化过程，有的盆地甚至经历了多次的旋回。而煤层的埋藏-抬升构造演化过程决定了煤层气的成藏演化过程。
图4-21是煤层气演化与相应的主要成藏机制示意图。随着煤层的埋藏和抬升，煤层气形成过程主要经历了煤层气的生成和吸附阶段、煤层的吸附能力增加阶段和煤层气的解吸-扩散和保存阶段，其中煤层气的生成和吸附阶段包括由于煤层埋藏而造就的煤层气生成-吸附阶段和由于异常热事件而造就的煤层气生成-吸附阶段;煤层气的解吸-扩散和保存阶段中主要包括盖层扩散机制和地下水溶解机制。在各种机制作用下得以保存的煤层气形成现今煤层气。
现今煤层气的富集程度是聚煤盆地回返抬升和后期演化对煤层气保持和破坏的综合叠加结果。在煤层抬升回返过程中上覆地层厚度变化影响下的温度、压力的变化控制了煤层含气量的变化，因此地质历史时期中煤层上覆地层最小厚度决定了现今煤层的含气量。
根据上述煤层气成藏历史恢复，结合煤层气成藏物理模拟实验，归纳出中、高煤阶煤层气成藏的3种地质模式和低煤阶有利成藏模式。
有利富集模式(Ⅰ):煤层区域回返抬升至风化带之下，再沉降但未超过抬升前的深度，煤层含气量取决于地质历史时期上覆地层的最小厚度，厚度越大含气量越高，含气饱和度高于较有利富集模式。
较有利富集模式(Ⅱ):煤层在区域回返抬升后再发生沉降，再沉降超过抬升前的深度，煤层含气量取决于地质历史时期上覆地层的最小厚度，在没有外来气源补给的条件下，饱和度取决于再沉降的地层厚度，再沉降地层的厚度越大饱和度越低。
不利富集模式(Ⅲ):煤层在区域回返抬升后仍持续抬升至风化带内，使煤层中含气量和饱和度都很低，一般达不到煤层成藏的含气量。
低煤阶有利成藏模式(Ⅳ):与高煤阶相比，低煤阶煤层气成藏过程简单，沉降生烃之后的抬升回返幅度小;一般不存在二次生烃，即使存在岩浆侵入造成煤的接触变质，其影响范围也是局部的;地下水径流带是次生生物气生成的有利场所，为低煤阶煤层气提供了持续的气源补给，在此生成的煤层气可原地保存(粉河盆地)，也可在地下水作用下运移至滞流区富集(阜新盆地);往往以巨厚的煤层或煤组出现，形成高资源丰度，进而抵消煤层气含气量低的缺陷。
图4-21 煤层气演化与相应的主要成藏机制示意
四、煤层气分布规律
通过对国内、外中高煤阶含煤盆地的研究可以看出，在大的区域背景下具有向斜构造富集煤层气的规律，这一现象比较普遍，如美国圣胡安盆地在煤田或二级构造带也具有这种规律。无论是否受煤阶的影响，在向斜的核部，煤层含气量都较高，呈现盆地边缘往盆地中心含气量增加的特征(图4-22)。我国沁水盆地也具有向斜富气的规律，该盆地剖面形态上为一个完整的复式向斜盆地，向斜部位含气量明显高于两翼，明显存在向斜富气的规律。如沁水盆地复向斜南部地层宽阔平缓，地层倾角平均只有4°左右，区内低缓、平行褶皱普遍发育，展布方向以北北东向和近南北向为主，呈典型的长轴线型褶皱。晋城地区煤层气分布普遍是背斜轴部含气量低，含气量为5～15m3/t，特别是潘庄矿西部的马村背斜表现得更加明显，而向斜轴部和翼部煤层含气量高，含气量均高于15m3/t(图4-23)。
由以上分析可见，向斜富气规律不仅存在，同时机理上也支持。可以说是构造演化、水动力条件以及封闭条件综合作用的结果，而这三大地质条件正是煤层气富集的重要因素。煤层气向斜富集模式可以用图4-24进行描述，在一个区域向斜构造背景下，往向斜轴部方向，由于大气渗入水沿着边缘露头向轴部低水势方向汇聚，形成向斜区汇水区，矿化度高，在边沿隆起区可形成侧向水封堵，形成良好的保存条件环境;向斜轴部比边缘部分煤层上覆地层厚度大，煤层维持更高的地层压力，煤层气吸附量大;从构造的角度看，向斜轴部是地层沉降幅度大的区域，由于沉降深埋，煤层可以进行充分的热演化，并有助于生气，同时轴部构造活动稳定，断裂、裂缝不发育和盖层稳定均有利于煤层气的富集。因此，在向斜构造中，一般具有轴部高含气量，往边缘隆起含气量降低直至风氧化带分布的特点。
图4-22 美国圣胡安盆地Fruitland组煤层含气量等值线(m3/t)图
图4-23 沁水盆地晋城地区地质构造形态与3号煤含气量关系
图4-24 向斜构造煤层气富集模式
中国煤层气资源分布特征~
8.2.1 煤层气区划的基本原则
我国煤储层的发育状况、煤层的含气特征以及煤层的渗透性等，在地域上的分布是很不均衡的，这种不均衡是我国各地区的地质背景、煤系后期变形改造特征、煤盆地的沉积和聚煤规律等因素综合作用和影响的结果。煤层气分布的不均衡性，加上区域经济因素，造成了当前我国煤层气勘探开发工作在地域上的不平衡，因此，研究和总结我国煤层气在区域分布方面的规律性，合理地进行煤层气资源分布区划，对于从宏观上阐明资源分布特征、分析煤层气勘探开发态势、指导未来煤层气勘探开发工作具有重要意义。
我国煤田地质界根据聚煤区（赋煤区）、含煤区、煤田和煤产地等不同级别的含煤区块进行煤炭资源分布区划。目前比较一致的认识是对聚煤区和含煤区的划分。根据昆仑-秦岭、阴山东西向巨型构造带和贺兰-龙门山-哀牢山近南北向巨型构造带纵横交错的关系，将全国煤炭资源分布划分为6个聚煤区；在聚煤区内，按主要聚煤作用的差异、区域构造变形特征和地域上的邻近关系等划分含煤区，全国共划分出了85个含煤区。对聚煤区的划分是依据主要成煤地质时代的聚煤沉积与构造条件，大致相当于原始的聚煤盆地或聚煤盆地群，其主要聚煤构造条件定格于早中生代以前；对含煤区的划分则主要着眼于原始聚煤盆地遭受变形改造后所保留下来的煤系分布范围；而对于煤层气含气性来说，聚煤沉积的构造条件固然重要，但后期变形改造对煤层气的保存、气含量和可采性的控制十分明显，特别是现代地质结构和地应力特征对煤层气可采性的影响更为突出和重要。因此，煤层气资源区划应不同于煤炭资源区划。
石油地质工作者对全国油气区划分的工作也十分重视。张俏从板块构造区划的角度出发，以板块活动的动力类型为依据，提出将我国划分为以大陆裂解、扩张活动为主的中国东部含油气区和以碰撞、挤压活动为主的中国西部含油气区的中国含油气区构造区划方案（张俏，1995）。吴奇之等根据中国中、新生代含油气盆地形成的地球动力学背景和基底结构，划分出东、中、西部三类盆地，进而根据地质背景、盆地类型及构造变形、沉积特点及含油气组合，同时也考虑到勘探状况及地理因素等，将我国含油气盆地划分为八大油气区（吴奇之等，1997）。戴金星等在总结国内外有关天然气聚集区、带研究现状的基础上，系统地论述了中国天然气聚集带、聚集区和聚集域的定义与分类，并在我国13个含油气盆地内部进行了天然气聚集带、聚集区的划分（戴金星等，1996）。这些工作为进行煤层气区划提供了有益的借鉴。
在全国煤层气资源评价工作中，在充分考虑煤层气特征的基础上，结合煤炭资源区划中的有关成果，并参考常规油气区划工作的经验，尝试着对中国煤层气资源分布进行了区划，主要考虑了以下5方面的因素：
1）区域地球物理资料：我国大陆自西向东，深层结构有明显阶梯式分带现象，主要的南北—北北东向深层构造陡变带有3条，自西向东依次为贺兰山-龙门山陡变带、大兴安岭-武陵山陡变带和中国东部陆缘陡变带，它们按地壳深层结构将我国划分成各具特色的4个壳-幔带（据程裕淇，1994）。这3条规模宏大的深层构造陡变带，在地貌上大多构成山链，不仅代表了中国地质构造和矿产资源沿南北—北北东向分带的界线，也是我国地势、地貌自西向东阶梯状展布的分界线，这些界线与我国宏观经济发展水平的地域差异划分大致吻合，因而对我国煤层气资源分布及勘探开发工作也具有广泛而深刻的影响。本书将3条陡变带作为煤层气区划一级单元的边界。
2）大地构造分区边界：在南北向分带的基础上，按板块边界和稳定区（陆块）与活动区（褶皱带）的界线进行东西向分块，主要有塔里木-华北陆块与天山-赤峰活动带的界线、塔里木-华北板块与华南板块的界线，以及扬子陆块与松潘-甘孜活动带的界线。这些边界对我国煤田的形成和分布具有重要的控制作用，尤其是对晚古生代煤层的影响更为突出，是划分二级单元的依据。这些二级单元的边界大多与煤炭资源区划中聚煤区（赋煤区）的边界一致，这就便于将煤田地质资料应用到煤层气地质之中。
3）区域构造和聚煤特征：煤系的沉积、聚煤特征和后期变形构造对煤层气的生成、储集和保存具有直接控制作用。我国石炭二叠纪、晚二叠世、早中侏罗世和早白垩世这4个重要聚煤期的煤层各有特定的主要聚集范围，所遭受的后期变形改造也各不相同。这些特征决定了三级单元的划分，在三级单元中，强调以一个聚煤期为主，也可能以某一个聚煤期为主，同时包含两个或多个聚煤期。
4）含气性：由于受原始沉积作用、煤变质作用、构造变形及剥蚀风化作用等多种因素的综合影响，煤层含气性的变化很大。这里所说的含气性，既指煤层气含量，也包括煤层厚度和赋存面积的大小。本次区划，对所有褐煤、无烟煤1号均未进行三级单元划分；福建、广东、滇南、西藏等省（区）的煤层，以及塔里木南部等地区的煤层，或因煤层气含量很低，或因煤层赋存面积小，或因构造十分复杂等原因，而未进行煤层气资源区划。
5）地域因素：在进行二级区划时，对华北陆块的东北部未按大地构造分区边界进行划分，而是按辽宁省与河北省的分界线划分的。这一方面是考虑到滨太平洋构造带的强烈作用效果，另一方面也是考虑到行政区划的人为因素。这样做便于区划命名和煤层气资源的统计与决策。
8.2.2 中国煤层气资源分布的区划方案
根据实际资料和工作程度，建议按煤层气大区、含气区、含气带和气田4个级别进行中国煤层气资源分布区划。
1）煤层气大区：煤层气大区是按照3条南北—北北东向深部构造陡变带划分的一级煤层气资源分布区，主要体现中、新生代以来现代板块构造对我国煤层气资源广泛而深刻的影响。共划分为4个大区，自东向西依次为：海域区、东部区、中部区和西部区。
2）含气区：是煤层气区划的二级单元，以近东西向展布的几条大地构造分区边界与近南北向构造的纵横交切而成的“块”来划分，重点反映古生代以来板块构造通过对聚煤作用、煤变质作用的控制而影响我国煤层气资源的分布。共划分为10个含气区，以行政区划的组合而命名。
3）含气带：是煤层气区划的三级单元，在含气区内主要依据煤层分布情况和含气性划分。除了前述因各种原因而未进行煤层气资源区划的范围外，其余基本按第三次煤田预测中含煤区的划法和命名来进行含气带的划分和命名，仅对少数含煤区进行了改变。全国共划分了85个含煤区，划分并命名了59个含气带，其中东部大区26个、中部大区18个、西部大区14个、海域大区1个。
4）煤层气田：是同一地质时代的若干个煤层气藏的总合，单个煤层气藏也可构成煤层气田。煤层气田的范围大致相当于煤田地质界所称的“煤产地”（矿区），所谓“煤产地”是指煤田中由于后期构造所导致的含煤区块。
由于我国现阶段煤层气勘探开发工作刚刚兴起，对煤层气藏的认识程度很有限，还没有一个正式开发的煤层气田，所以本次没有进行煤层气田的划分和命名，待以后工作深入、时机成熟后再行划分。
8.2.3 主要含气区特征
根据煤层气区划原则，将中国煤层气区划分为：东部大区，包括黑吉辽（Ⅰ）冀鲁豫皖（Ⅱ）、华南（Ⅲ）3个含气区；中部大区，包括内蒙古东部（Ⅳ）、晋陕蒙（Ⅴ）、云贵川渝（Ⅵ）3个含气区；西部大区，包括北疆（Ⅶ）、南疆-甘青（Ⅷ）、滇藏（Ⅸ）3个含气区；海域大区，只包括台湾（Ⅹ）一个含气区，全国共划分为10个大区。在10个含气区中，内蒙古东部含气区全部为褐煤，暂未评价，台湾含气区和滇藏含气区煤层气资源稀少，缺乏开发价值，未予评价，下面介绍其余7个含气区基本特征。
8.2.3.1 黑吉辽含气区
黑吉辽含气区（Ⅰ）包括东北三省，北、东起自国境线，南至阴山-燕山褶皱带东段，西至大兴安岭构造带。区内含煤地层主要为下白垩统和第三系，其次为石炭-二叠系。早白垩世含煤盆地发育，含气性较好；第三系仅抚顺盆地煤级较高，为长焰煤和气煤，含气性好，其他盆地均为褐煤，含气量小，暂未作评价。石炭-二叠纪煤层仅分布在含气区南部，煤层稳定，含气性相对较好。
该区包括三江-穆棱河（Ⅰ01）、延边（Ⅰ02）、浑江-辽阳（Ⅰ03）、抚顺（Ⅰ04）、辽西（Ⅰ05）、松辽盆地东部（Ⅰ06）和松辽盆地西南（Ⅰ07）7个含气带。其中，抚顺含气带的分布范围与抚顺矿区一致（若无特别说明，含气带的分布范围与其对应的含煤区相同，下同）。煤层气资源主要集中于黑龙江和辽宁两省，其中，三江-穆棱河、浑江-辽阳、辽西含气带较为丰富。
本区是我国最早开展煤层气资源勘探开发活动的地区。煤层气勘探活动主要集中在南部辽宁省沈阳市周围地区进行，北部鹤岗盆地的勘探结果表明情况较差；煤层气开发活动为矿井瓦斯抽放，在抚顺、铁法、鹤岗、鸡西等矿区已产生明显的经济效益和社会效益。
8.2.3.2 冀鲁豫皖含气区
冀鲁豫皖含气区（Ⅱ）的地理分布范围为华北聚煤区的太行山以东地区，大致相当于华北陆块东部。西起太行山构造带，东至郯庐断裂带，北起黑吉辽含气区南界，南至秦岭-大别山褶皱带东段。含煤地层以石炭-二叠系为主，有少量下、中侏罗统。石炭-二叠纪含煤地层沉积范围广，煤层稳定，含煤性好。含气区包括冀北东部（Ⅱ01）、京唐（Ⅱ02）、太行山东麓（Ⅱ03）、冀中平原（Ⅱ04）、豫北鲁西北（Ⅱ05）、鲁中（Ⅱ06）、鲁西南（Ⅱ07）、豫西（Ⅱ08）、豫东（Ⅱ09）、徐淮（Ⅱ10）和淮南（Ⅱ11）11个含气带。其中，徐淮含气带地理分布范围为徐州和淮北矿区，淮南含气带地理分布范围与淮南煤田一致，冀北东部含气带为冀北含煤区东段。太行山东麓含气带的含气性相对较好，豫北鲁西北、鲁中、鲁西南含气带的含气性差，其他含气带的含气性居中。
冀鲁豫皖含气区内分布有较多煤层气勘探开发前景有利的区块，如开滦、大城、焦作、安阳、平顶山、淮北和淮南等煤矿区。
该含气区是我国目前煤层气勘探比较活跃的地区，在开滦、大城、安阳、鹤壁、荣巩、焦作、平顶山、淮北、淮南和新集等处都进行了勘探工作，其中，以开滦、大城、淮北和淮南矿区进展比较明显。
8.2.3.3 华南含气区
华南含气区（Ⅲ）在构造上相当于扬子陆块东部地区和华南活动带的范围。位于秦岭-大别山褶皱带以南，武陵山构造带以东的大部分地区，包括我国广大的东南和华南地区。区内主要发育晚二叠世含煤地层。由于受华夏和新华夏系构造的影响，晚二叠世煤田仅局部保存较好，煤层较稳定，含气性好。华南含气区包括鄂东南赣北（Ⅲ01）、长江下游（Ⅲ02）、苏浙皖边（Ⅲ03）、赣浙边（Ⅲ04）、萍乐（Ⅲ05）、湘中（Ⅲ06）、湘南（Ⅲ07）和桂中北（Ⅲ08）8个含气带。
煤层气资源主要集中于江西和湖南两省，其中，以萍乐和湘中含气带煤层气资源较为丰富，而其他含气带煤层气资源较为贫乏。本区其他含煤区的煤田或煤产地规模小，构造复杂，煤系分布零星；煤变质程度很高，已达无烟煤1号阶段。
本区煤层气勘探活动已在丰城、冷水江矿区进行，以丰城矿区的效果较好。
8.2.3.4 晋陕蒙含气区
晋陕蒙含气区（Ⅴ）是我国煤层气资源最为丰富的地区之一，其地理分布范围包括华北聚煤区的太行山以西地区，大致相当于华北陆块的西部。西起贺兰山-六盘山断裂带，东至冀鲁豫皖含气区西界，北起阴山-燕山褶皱带西段，南至秦岭-大别山褶皱带西段。该区含煤地层有石炭-二叠系和下、中侏罗统，含煤性好，煤层大面积发育稳定。晋陕蒙含气区包括冀北西部（Ⅴ01）、大宁（Ⅴ02）、沁水（Ⅴ03）、霍西（Ⅴ04）、鄂尔多斯盆地东缘（Ⅴ05）、渭北（Ⅴ06）、鄂尔多斯盆地北部（Ⅴ07）、鄂尔多斯盆地西部（Ⅴ08）、桌-贺（Ⅴ09）、陕北（Ⅴ10）和黄陇（Ⅴ11）11个含气带，其中，冀北西部含气带为冀北含煤区西段。沁水、霍西含气带的含气性好，陕北、黄陇含气带的含气性较差，其他含气带的含气性居中。
有许多煤层气勘探开发前景最有利区块分布于晋陕蒙含气区，如阳泉、寿阳、潞安、临兴、屯留、晋城、柳林、三交和韩城等。该含气区是我国目前煤层气勘探开发活动最为活跃的地区，特别是沁水盆地的晋城、屯留以及产出河东煤的柳林、临兴等地已成功获得小型试验性开发，展现出良好的开发前景。
8.2.3.5 云贵川渝含气区
云贵川渝含气区（Ⅵ）的地理分布范围为华南赋煤区的西部，西起龙门山-哀牢山断裂带，东至华南含气区西界，北起晋陕蒙含气区南界，南至国境线。区内主要发育二叠纪含煤地层，沉积范围广，煤层稳定，含煤性好，含气性也好。云贵川渝含气区包括华蓥山（Ⅵ01）、水荣（Ⅵ02）、雅乐（Ⅵ03）、川南黔北（Ⅵ04）、贵阳（Ⅵ05）、六盘水（Ⅵ06）和渡口楚雄（Ⅵ07）7个含气带。
其中，六盘水含气带煤层气资源最为丰富，煤层气资源丰度也最高；其次为华蓥山、永荣、川南黔北和贵阳含气带；而雅乐、渡口楚雄含气带煤层气资源较为贫乏。渡口楚雄含气带大部分地区为第三纪煤层，煤变质仅达褐煤阶段，含气量很低；只有宝鼎煤田攀枝花矿区，为晚三叠世煤层，煤层气资源丰度较高，但规模小，煤层厚度变化很大。
受地形条件限制，本区煤层气勘探活动较其他含气区相对滞后，目前正在贵州省的盘江矿区进行。区内矿井瓦斯抽放工作十分活跃，尤以重庆地区的松藻、南桐、中梁山等矿区闻名全国；另外四川的芙蓉，贵州的六枝、盘江、水城、林东等矿区的抽放工作成效也十分显著。
8.2.3.6 北疆含气区
北疆含气区（Ⅶ）的地理分布范围为新疆的天山褶皱带及其以北地区。区内发育众多早、中侏罗世含煤盆地，主要有准噶尔、吐-哈、伊犁等盆地。煤层较稳定，厚度大，含煤性好；但煤级低，多为长焰煤。煤层含气性一般比较低，仅在局部地段由于受到了高异常古地热场的叠加影响而使煤级增高，从而导致煤层含气性相对变好。北疆含气区包括吐-哈（Ⅶ01）、三塘-淖毛湖（Ⅶ02）、准噶尔中（Ⅶ03）、准噶尔东（Ⅶ04）、准噶尔北（Ⅶ05）、伊犁（Ⅶ06）、尤尔都斯（Ⅶ07）和焉耆（Ⅶ08）8个含气带。据目前掌握的资料，仅准噶尔南含气带含气性较好。
受地区经济发展相对落后和煤炭、石油及常规天然气等能源供应充足等因素的影响，本区煤层气资源勘探开发工作起步较晚，仅吐-哈盆地施工了少量煤层气勘探井。
8.2.3.7 南疆-甘青含气区
南疆-甘青含气区（Ⅷ）的地理分布范围为西北聚煤区的天山以南地区。北起天山-阴山褶皱带西段，南至昆仑-秦岭褶皱带西段，西起国境线，东至晋陕蒙含气区西界。区内有早、中侏罗世含煤盆地和石炭-二叠纪含煤盆地。南疆-甘青含气区包括蒙甘宁（Ⅷ01）、西宁-兰州（Ⅷ02）、河西走廊（Ⅷ03）、柴达木北（Ⅷ04）、塔里木东（Ⅷ05）和塔里木北（Ⅷ06）6个含气区。其中，河西走廊含气带包含中祁连和北祁连两个含煤区。南疆-甘青含气区，早、中侏罗世煤层煤级低，多为长焰煤，煤层含气性较差。二叠纪煤层的煤级普遍较高，但含煤地区分布局限，煤层气资源贫乏。本区至今还是我国煤层气资源勘探开发的空白区。
1.煤层气富集规律与模式
通过对国内外中高煤阶含煤盆地的研究发现，在大的区域背景下具有向斜富集特征。美国圣胡安盆地，在煤田或二级构造带具有这种规律，无论考虑煤阶的影响与否，在向斜的核部，煤层含气量都较高，呈现盆地边缘往盆地中心含气量增加的特征（图11-10）。中国沁水盆地也具有向斜富气的规律，该盆地剖面形态上为一个完整的复式向斜盆地，向斜部位含气量明显高于两翼。沁水盆地复向斜南部地层宽阔平缓，地层倾角平均只有4°左右，区内低缓、平行褶皱普遍发育，展布方向以北北东向和近南北向为主，呈典型的长轴线型褶皱。晋城地区煤层气分布普遍是背斜轴部含气量低，为5～15m3/t，特别是潘庄矿西部的马村背斜更加明显，而向斜轴部和翼部煤层含气量高，均高于15m3/t（图11-11）。
图11-10 圣胡安盆地Fruitland组煤层含气量等值线
图11-11 沁水盆地晋城地区地质构造形态与3#煤含气量关系
O2f—峰峰组；C2b—本溪组；C3t—太原组；P1s—山西组；P1x—下石盒子组；P2s—上石盒子组
向斜富气是构造演化、水动力条件以及封闭条件综合作用的结果。煤层气向斜富集模式可以用图11-12进行描述，在一个区域向斜构造背景下，往向斜轴部方向，由于大气渗入水沿着边缘露头向轴部低水势方向汇聚，形成向斜区汇水区，矿化度高，在边缘隆起区可形成侧向水封堵，形成良好的保存条件；向斜轴部比边缘部分煤层上覆地层厚度大，煤层维持更高的地层压力，煤层气吸附量大；从构造的角度看，向斜轴部是地层沉降幅度大的区域，由于沉降深埋，煤层可以进行充分的热演化，有助于生气，同时轴部构造活动稳定，断裂、裂缝不发育和盖层稳定，均有利于煤层气的富集。因此，在向斜构造中，一般具有轴部高含气量、往边缘隆起含气量降低直至风氧化带的分布特点。
图11-12 煤层气向斜构造富气模式
2.世界主要已开发煤层气的分布特征
在泥盆纪陆生维管植物出现之前，世界上没有发育经济厚度的煤层（图11-13）。随着维管植物的演化和分异，泥炭沼泽大规模形成，成为具有工业意义煤层的主要来源。世界上煤层主要分布在石炭-二叠纪、三叠-侏罗纪和白垩-古近纪3个时期，99%以上的煤炭资源分布在这些层系（Pashin，1998）。据统计，大约40%煤炭资源来自石炭-二叠系，10%来自三叠-侏罗系，50%来自白垩-古近系。多数古生界的煤层成熟度较高，往往形成热成因气，而更年轻的煤层成熟度较低，形成的煤层气中生物气和次生生物气占有较大比例。
图11-13 世界主要煤层气产区煤层层系分布
根据美国USGS（2007）的统计结果，截至2006年底，美国煤层气产量66%来自西部的圣胡安盆地白垩系煤层，以热成因气为主，部分有生物成因气贡献；12%来自西部粉河盆地古近系煤层，主要为次生生物气；13%来自东部的拉顿和阿巴拉契亚盆地的上石炭统煤层；其余来自其他中小盆地。
加拿大煤层气主要产自西加拿大前陆盆地，该盆地是一个大型沉积盆地，属于落基山前陆盆地的一部分，在拉腊米造山运动中，没有破裂成众多小盆地。侏罗纪和早白垩世沉积的含煤地层，面积达13×104km2，煤层厚度最大达10m以上。盆地最西部由于埋藏深度较大，煤变质程度最大，Ro达到20%以上，盆地东部煤变质程度较低。煤层气开发主要集中在艾伯塔省中南部地区，煤层从西向东分为3个组，即古近系Ardley组、上白垩统Horsehoe Canyon 组、下白垩统 Mannville 群，其中 Horsehoe Canyon 组为主要煤层气产层。
澳大利亚煤层气主要产自东部含煤盆地，包括悉尼盆地和鲍恩盆地二叠系煤系、苏拉特盆地侏罗系煤系。澳大利亚煤层气以中低煤阶煤层气为主，次生生物气是重要的成因类型。
中国煤层气主要分布在东部、中部、西部和南方4个大区，地质资源量分别占全国总量的31%、28%、28%和13%。按盆地统计，煤层气资源集中分布在鄂尔多斯、沁水等9个地质资源量超过1×1012m3的含气盆地（群）中，其中鄂尔多斯盆地资源量最大，占全国的27%；其次为沁水盆地，占全国的11%。目前煤层气产量主要来自沁水盆地和鄂尔多斯盆地石炭系-下二叠统煤层，东部阜新盆地有少量白垩系煤层气产出。
大气及其影响
答：大气主要包括一些气体分子和其他微粒。分子主要有 N2 和 O2 ，约占99%，其余1% 是 O3 ，CO2 ，H2 O及其他（N2 O，CH4 ，NH3 等）。大气中的微粒主要有烟、尘埃、雾霾、小水滴及气溶胶。3.1.3 大气影响 大气层自...
地球外面那一层是什么?
答：地球最外面的一层叫散逸层。散逸层，又称"外层"、"逃逸层"，是热层(暖层)以上的大气层，也是地球大气的最外层。这层空气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，大部分分子发生电离;使质子和氦核的含量大大超过中性的含量。...
构造体系控制油气成藏及分布
答：石盒子组泥岩厚度自西向东减薄,苏里格地区泥岩发育,盒 7 以上成为盒8 气层的主要盖层,形成了苏里格大气田,而其下山西组(山2 段)在此地区沉积地层厚度变薄,砂岩不发育,单层厚度小(3～5 m),平面上多为不连续分布,物性也差,砂岩多...
渤海湾叠合盆地大中型天然气田的勘探前景
答：奥陶系灰岩烃源岩等多源复合含油气系统:具垒、槽相间的地质结构;油气资源丰富;纵向上具9套生储盖组合,平面上具特有的天然气藏序列;形成具“古新混生、古储、中堵”成藏模式的断裂潜山构造复式油气聚集带型大中型气田,天然气勘探前景...
我们的地球被一层大气圈包围着我们观察到的各种什么都是发生在什么中...
答：而且各种尺度系统间相互交织、相互作用。许多天气系统的组合，构成大范围的天气形势，构成半球甚至全球的大气环流。天气系统总是处在不断新生、发展和消亡过程中，在不同发展阶段有着其相对应的天气现象分布。
逆温层形成的定义,形成机理,产生的危害
答：1、暖空气平流到冷的地面或冷的水面上，会发生接触冷却作用，愈近地表面的空气降温愈多，而上层空气受冷地表面的影响小，降温较少，于是产生逆温现象。2、气温直减率比干绝热直减率小，经过湍流混合以后，气层的温度分布将...
逆温层形成的原因是什么?
答：主要决定于暖空气与冷地面之间的温差.温差愈大,逆温愈强.3：湍流逆温：因低层空气的湍流混合作用而形成的逆温称为湍流逆温.当气层的气温直减率小于干绝热直减率时,经湍流混合后,气层的温度分布逐渐接近干绝热直减率.因湍流...
关于地理问题
答：3.3. 大气垂直分布与大气热力状况的联系：3.3.1. 太阳辐射阶段：平流层的臭氧层起到吸收太阳辐射的作用 3.3.2. 大气辐射阶段：对流层的水汽和二氧化碳吸收地面的长波辐射并释放出大气辐射和大气逆辐射等长波辐射 3.4....
雨云雾发生在大气层的哪一层
答：3、温度、湿度等各要素水平分布不均匀：大气与地表接触，水蒸气、尘埃、微生物以及人类活动产生的有毒物质进入空气层，故该层中除气流做垂直和水平运动外，化学过程十分活跃，并伴随气团变冷或变热，水汽形成雨、雪、雹、霜...
上三叠统含煤岩系天然气基本地质特征
答：密度最高达15～25×106m3/m·km2(表10-8)(郜建军等,1994),生气量为345.08×1012m3,约占四川盆地该层系总生气量的近70%(图10-13),形成以彭县为中心的富煤成烃凹陷和以T3(上三叠统含煤岩系)为主要源岩—K(白垩系)含气...
