《煤层气地质学》
煤层气成因 1.煤层气成因： （一）生物成因气：
生物成因煤层气是指在微生物作用下，有机质（泥炭、煤等）部分转化为煤层气的过程。按形成阶段可划分为原始生物成因气和次生生物成因气。
（二）热成因气：
在温度、压力作用下发生一系列物理、化学变化的同时，也生成大量的气态和液态物质。演化过程中形成的烃类以甲烷为主。1.原生热成因气2.次生热成因气。
（三）混合成因气：
（1）原地混合，即原地形成的热成因气和原地形成的次生生物气相混合，不发生运移，一般出现在浅部。
（2）异地混合气，热成因气和次生生物气发生了运移，在地下水滞留区聚集、混合。
（四）无机成因气 2.煤层气成因判别：
（一）有机成因气的判别-Whiticar图示法。二）无机成因气的判别： 有烃类气体的成分、烷烃碳同位素系列、与烃类气体伴生的非烃类气体、稀有气体的含量与同位素，以及地质背景综合分析
煤层气的地球化学特征： 同位素分布，镜质组反射率。 第2xx煤层气储层xx、裂隙特征
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1.煤中孔隙的研究方法： (1)形貌观测：
光学显微镜、电子显微镜下（TEM和SEM）和原子力显微镜下。2）压汞法研究孔隙结构：
是测定部分中孔和大孔xx分布的方法。 （3）低温氮吸附法：
氮吸附法就是将定量的煤样置于液氮温度下的氮气流中，待煤样吸附的氮气达到平衡后，测定其吸附量，计算出煤样的比表面积。
2.割理（内生裂隙）和外生裂隙的区别 割理的力学性质以xx为主
外生裂隙可以是张性、剪性及xx等。
割理在纵向上或横向上都不穿过不同的煤岩类型或界线，一般发育在镜煤和亮煤条带中，遇暗煤条带或丝质终止。
外生裂隙不受煤岩类型的限制。 割理面垂直或近似垂直于层理面。 外生裂隙面可以与层理面以任何角度相交。 割理面上无擦痕，一般比较平整。 裂隙面上有擦痕、阶步、反阶步。
割理中充填方解石、褐铁矿及粘土，极少有碎煤粒。外生裂隙中除了方解石、褐铁矿、粘土外，还有碎煤粒。
割理 外生裂隙
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割理的成因：
割理一般呈相互垂直的两组出现，且与煤层层面垂直或高角度相交。成因假说：
内张力作用、流体压力作用和构造应力作用。 煤储层压力
1.储层压力、静水压力、上覆岩层压力之间的关系
1、)上覆岩层压力（地静压力）上覆岩石骨架和孔隙空间流体的总重量所引起的压力。其值的大小与上覆岩层的厚度、骨架密度和孔隙流体密度有关。单位为MPa。
2、)静水压力（流体静压力）液柱重量所产生的压力。其大小与液体的密度和液柱的高度有关，而与液体的形状和大小无关。
3、)煤层气储层压力：
是地层压力的一种，是指作用于煤孔隙、裂隙内的水和煤层气上的压力，亦称煤储层压力、煤层压力。
静水压力PH 、上覆岩层压力Po和地层压力Pf三者之间的关系： a、地层渗透性能良好，与地表水相连通：
此时流体承担的压力（地层压力）即为连通孔隙中的静水压力： Pf = PH ，相应地Gf = GH 。而上覆岩层压力Po全部由岩石基质来承担。 b、地层渗透性能较好，但上下左右均被不渗透的隔层所隔，呈透镜体状： 此时流体所承担的压力最终要和上覆地层压力趋于平衡，即： Pf = Po，或Gf = Go。
c、地层渗透性能较差，且岩性非均质性较强，孔隙水与地表水有连通，但其连通性不好，流体可缓慢渗透，处于一种半封闭状态：
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此时上覆岩层压力由孔隙流体和岩层基质共同负担，这种情况下的地层压力是小于上覆岩层压力而大于静水压力的。即：
PH ＜Pf ＜Po 或GH ＜Gf ＜Go 2.异常地层压力及其形成机理
通常把偏离静水柱压力的地层孔隙流体压力称之为异常地层压力，或称压力异常。异常分为两种情况：
高异常、低异常。
为了反映异常地层压力的性质和大小，国外常采用压力梯度Gp来表示，即每增加1m地层的深度，地层压力的变化值。
Gp =0.01MPa/m时： 正常地层压力； Gp ＞0.01MPa/m时： 高压异常；
Gp ＜0.01MPa/m时： 低压异常。
1、)异常高压的形成机理 （1）欠压实：
流体受围岩严格控制不易渗流出来 （2）矿物脱水：
矿物会脱出层间水和析出结晶水，增加储层中流体的数量 （3）水热增压：
当热膨胀引起的流体运移由于流体被阻挡而无法逸出
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（4）烃类的生成：
体积的增加和流体渗透率的降低 （5）古压力 （6）构造作用 （7）测压水位的影响 （8）流体密度差异 （9）注入作用 （10）胶结作用 （11）渗析作用 2、)异常低压的形成机理 （1）测压水位的影响 （2）古压力 （3）构造作用 （4）页岩减压膨胀 （5）温度降低： （6）地下流体的开采 煤储层吸附解吸特征
1.煤吸附甲烷能力的影响因素？水分：
湿度越大，吸附能力越低温度：同上煤变质程度煤阶
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河南理工大学煤层气地质学
