第十一章煤的共、伴生(bànshēnɡ)矿产第十一章§1油页岩二、油页岩的组成1.主要元素(yuánsù):油页岩的有机质化学组成主要是碳、氢、氧、氮、硫等元素(yuánsù)，但变化范围较大。2.油页岩中含的有机质主要是一种固态不溶物质——干酪根，它与生油岩层中的干酪根无明显差异。3.生油岩与油页岩的区别:①有机质丰度和演化程度有所不同。生油岩中有机质的原始丰度即使很低，只要埋藏足够(zúgòu)深，都有可能通过运移形成有工业价值的油藏；而油页岩必须含有大量的有机物质才有工业意义。②油页岩在演化阶段上的要求与生油岩不同，对于热解时产油率高的油页岩最好是埋藏较浅的。即在深成热解开始之前，干酪根的演化未达到成熟阶段。三、油页岩形成的沉积环境一般认为，油页岩主要为还原环境的静水沉积，主要有以下三种沉积环境：1.大型的内陆湖成盆地：主要属于泥灰岩或泥质灰岩型，伴生沉积的还有火山凝灰岩和盐类。2.浅海陆棚环境：此种地带往往为大面积稳定薄层油页岩的形成提供了良好的条件。油页岩大多属于黏土类和硅质类型，也可以为碳酸盐岩型。世界(shìjiè)上多为黑色页岩沉积。§2煤成气及煤层气第十一章§2煤成气及煤层气2．煤型气张厚福等认为煤型气是与煤系和煤层有关(yǒuguān)的天然气的总合，而煤成气是指煤系和煤层在演化过程中所形成的天然气，储集在煤层以外的空间内，煤成气属于煤型气中的一类。唐修义等认为在特定的地质条件下，煤层和煤系中分散有机质在煤化作用过程中生成的气相运移出母质储集在多孔岩层内而形成有经济价值的天然气藏，称为“煤成气”或“煤型气”。3．煤层气煤层气是煤层生成的气经运移、扩散后的剩余量，包括煤层颗粒基质表面吸附(xīfù)气，割理、裂隙游离气，煤层水中溶解气和煤层之间薄砂岩、碳酸盐岩等储层夹层间的游离气。煤层气是一种由煤层自生自储的非常规气藏。二、煤层气赋存特征由于洁净(jiéjìng)能源、煤矿安全、环境保护等多重效益，自20世纪70年代以来，煤层气日益受到各个国家的重视。美国是世界上最早、也是目前唯一实现煤层气工业性开发的国家。（一）煤层气的成分及其赋存状态1.煤层气的成分煤层气的成分有甲烷、二氧化碳、氮、重烃气（乙烷、丙烷、丁烷、戊烷及其它化合物）、氢、一氧化碳、二氧化硫、硫化氢、以及氦，氖、氩、氪、氙等稀有气体。其中，甲烷含量最高，可达90％以上，重烃含量一般(yībān)为1％～4％至15％～20％，氮含量小于l％。由此可知，煤成气主要成分为甲烷，所以又称为煤层甲烷或煤矿瓦斯。2.煤层气的赋存状态煤层气以游离状态、吸附(xīfù)状态和溶解状态赋存于煤层内。①游离状态的煤层气，游离状态的煤层气一般约占10％～20％。②吸附(xīfù)状态的煤层气，这种赋存状态的煤层气往往占约80％～90％。③吸附-解吸动态平衡:两种状态下的煤层气，在一定的压力和温度条件下处于动平衡状态，当压力和温度变化时，彼此可以相互转化。当压力增加、温度降低时，—些游离状态的煤层气较多地变为吸附状态；反之(fǎnzhī)，则相反。因此，这是一种可逆的过程。在一定条件下，被吸附的气体分子与煤的内表面脱离而呈游离状态，称作解吸。煤层气的产出是排水降压过程，是解吸－扩散(kuòsàn)－渗流耦合、气－水两相渗流的复杂过程3.煤层气含量单位体积或单位重量煤内游离状态(zhuàngtài)与吸附状态(zhuàngtài)煤层气之和，称为煤层气含量或煤层瓦斯含量。它代表了煤化作用中产生的煤层气量与历经地质时间所丢失的煤层气量之差。在实验室条件下，煤层气含量是指标准状态(zhuàngtài)下（即在0℃和760mm汞柱下）每吨或每立方米的煤内所含的煤层气量。4.逸散气、解吸气和残余气煤层气是混合气而非单一甲烷气体。煤层气在煤层中的赋存状态会因外界条件的改变而发生变化，所以在测定煤的含气量时，按采集(cǎijí)气样的过程和测定方法的不同，可划分为逸散气、解吸气和残余气。①逸散气是指在采集过程中，由于压力、温度等的变化而发生解吸所逸散掉的煤层气；②解吸气是指样品在密封后，在与解吸装置连通进行解吸测定而得出(déchū)解吸气量；③残余气则是指经解吸后残留的部分。（二）煤层气的形成煤层气的形成主要决定于煤化作用的过程和煤的不同显微组分。1.煤化作用产生(chǎnshēng)气态物质是形成煤层气的基础：煤化作用中随温度、压力的增加，煤的挥发分逐渐减少，由褐煤、烟煤到无烟煤，挥发分大约从50％降至5％左右。这些挥发分主要以CH4、CO2、H20、N2、NH4等气态产物形式逸出，形成煤成气的基础。2.煤化(méihuà)跃变对煤层气形成起重要作用从图11-3可看出，煤化过程中产出以CH4为主的挥发性产物，同时(t