煤型气与石油气的对比研究

李　萌　孙娇鹏

摘要：由于有机质物源的不同及有机质化学组分、生烃演化存在的异同，因此煤型气与石油气在性质（物理性质、化学性质）等方面都存在着差异，但也不可避免的有着某些的相同点。本文结合前人的观点通过对煤型气与石油天然气在母质、生气阶段的化学反应方面，储层以及运移方面差异等多个角度解析，指点出了二者的异同及产生这些相似、差异的根本原因，区分了煤型气以及煤层气等概念性问题。

关键字：煤型气；石油气；差异

引言：在日常生活中，人们或多或少的把罐装的液化石油气称之为“煤气”而从油气地球化学的角度看二者的差异是相当明显的。

1 煤型气、油型气

煤型气，是指由煤储层产生的各类气体的总成。其主要成分是甲烷[1]。油型气，也就是我们常说的液化石油气是由生油干酪根在生烃不同阶段生成的各种有机气体，主要是烷烃类。[2]

2 煤型气、油型气的通性

从来源来分：煤型气主要由是煤层进行物理化学变化生成，而石油天然气主要来源于干酪根地球化学变化以及干酪根化工工业产出的石油衍生气体。

有机气体的生烃演化过程，首先是有机气体的生成离不开有机质的物源支持，有机气体的主要成分是C、H。它们来自生物遗体参与岩石圈循环时期的有机物。

二者形成机制是：

煤型气与石油天然气的生成均要经过初期的微生物降解，以及在埋藏作用下在热力条件下的热解以及裂解过程。具体来说是在生物遗体埋藏的早期，由于在地表覆水环境，或者其他的还原状态下，大量微生物的侵入，尤其是甲烷菌参与有机质的分解，经过微生物作用使有机质发生一系列复杂过程而生成，此阶段有机物埋藏较浅，煤层气与石油气母质在镜质组反射率小于0.3％[1]。此外对于热变质之中、之后的阶段，由于地层的运动，使生烃物质所在地层再次上升到地表，甲烷菌等沿着岩石孔裂隙走，在地下水的侵入下对有机组分产生二次分解称之为次生生物成因气。

热变质成因气，随着地层的下沉有机质受到地热影响，加之岩浆热侵入及上覆岩层、地下水高压作用，有机质在高温高压下发生热变质作用生成气体。热变质成因气分两种：一种是热解即在温度压力相对较低时有机质慢慢的发生化学变化，脱去化学键较弱的官能团反应进行生烃，而当热和压达到一定程度时有机质发生剧烈的化学反应即裂解气，直接分割C链。

3 煤型气、油型气的区别及原因

煤层气是指甲烷气，主要成分是甲烷。常规的天然气指是油型气，也就是石油天然气。它的主要成分是：短链（C数小于4）的烷，由于地下高温高压环境使其不可能存在烯、炔类烷烃。

二者的区别：

生烃母质的内因讲它们的生烃干酪根及生烃化学反应来看，煤层气的生烃母质是腐植组干酪根，且在有机化学反应中属于“大分子有机物脱甲基”成因大类（据傅家谟等）[2]。由于它的物源是高等植物，主要成分是镜质组等，其有机分子结构稳定，所以生烃反应中，主要是来自纤维素的物质发生的生烃反应。而油型气是由腐泥型干酪根生成，物源是由低等植物或细菌供给，由于生烃物质的控制，在有机化学反应中划归是“有机大分子解聚——链断裂”为主（傅家谟等）。[2]

在储层形式上的差异看，煤型气有两种：占主要成分的是自生自储型，也就是在煤层中生成，由于煤层中大量存在孔裂隙，以及孔裂隙内表面的吸附作用，生成的甲烷气直接储存在孔裂隙中。其中①吸附态，存在于孔裂隙内表面，分子间距被压短，但仍是气态，占最主要成分；②游离态，气态甲烷存在于孔裂隙中，分两类，水溶态（在压力下少量溶解，存在于孔裂隙中的水中）和纯气态，存在于孔裂隙中；③吸收态：被煤基质块直接吸收到煤基质块中（煤基质块是一个煤体单元分为孔裂隙以及煤基质块,而煤基质块就是固体有机物加上煤中无机组分形成的固态物质，被孔裂隙分割）。以上三类储存于煤层的才是真正意义上的煤成气。另一种则是自生异储，也叫煤成气。由于地下煤储层孔裂隙中压力场与周围岩层压力场由压力差以及周围岩层存在运移通道，或生烃过于强烈，甲烷溢出，甚至地下水的流动携带气体逸出等原因。导致煤层中的甲烷气运移到周围岩层中，当气体逸散到一个比较好的地质封闭体就被封闭进去，形成天然气藏。我国前十的气藏大多是煤成气成因天然气藏。

因此，我们所说的煤层气是指“煤型气”是指煤成气与煤成气的总称。

而常规的天然气即油型气则是纯粹的“自生异储型”，它的生烃层不具备储存能力而储层一般是砂岩。关于储气构造一个良好的储存油气的封闭构造，除应具有良好的孔隙率及渗透率的储油层外，此储油层的上方必须有致密不透油、气、水的岩层，如页岩、泥岩等，这就是所谓的盖层，其作用为封盖住进来的油气，不让油气向上逃逸。 一般常见的储油气封闭构造依其型态可分为构造封闭如背斜、断层等，及地层封闭，联合封闭。

结束语：

我国现阶段存在严重的能源短缺问题，因此开发新能源是非常必要的。

参考文献

[1]傅雪海.秦勇等.煤层气地质学.中国矿业大学出版社.

[2]陈义才等.石油与天然气有机地球化学.科学出版社.