煤型氣與石油氣的對比研究

李　萌　孫嬌鵬

摘要：由于有機質物源的不同及有機質化學組分、生烴演化存在的異同，因此煤型氣與石油氣在性質（物理性質、化學性質）等方面都存在著差異，但也不可避免的有著某些的相同點。本文結合前人的觀點通過對煤型氣與石油天然氣在母質、生氣階段的化學反應方面，儲層以及運移方面差異等多個角度解析，指點出了二者的異同及產生這些相似、差異的根本原因，區分了煤型氣以及煤層氣等概念性問題。

關鍵字：煤型氣；石油氣；差異

引言：在日常生活中，人們或多或少的把罐裝的液化石油氣稱之為“煤氣”而從油氣地球化學的角度看二者的差異是相當明顯的。

1 煤型氣、油型氣

煤型氣，是指由煤儲層產生的各類氣體的總成。其主要成分是甲烷[1]。油型氣，也就是我們常說的液化石油氣是由生油干酪根在生烴不同階段生成的各種有機氣體，主要是烷烴類。[2]

2 煤型氣、油型氣的通性

從來源來分：煤型氣主要由是煤層進行物理化學變化生成，而石油天然氣主要來源于干酪根地球化學變化以及干酪根化工工業產出的石油衍生氣體。

有機氣體的生烴演化過程，首先是有機氣體的生成離不開有機質的物源支持，有機氣體的主要成分是C、H。它們來自生物遺體參與巖石圈循環時期的有機物。

二者形成機制是：

煤型氣與石油天然氣的生成均要經過初期的微生物降解，以及在埋藏作用下在熱力條件下的熱解以及裂解過程。具體來說是在生物遺體埋藏的早期，由于在地表覆水環境，或者其他的還原狀態下，大量微生物的侵入，尤其是甲烷菌參與有機質的分解，經過微生物作用使有機質發生一系列復雜過程而生成，此階段有機物埋藏較淺，煤層氣與石油氣母質在鏡質組反射率小于0.3％[1]。此外對于熱變質之中、之后的階段，由于地層的運動，使生烴物質所在地層再次上升到地表，甲烷菌等沿著巖石孔裂隙走，在地下水的侵入下對有機組分產生二次分解稱之為次生生物成因氣。

熱變質成因氣，隨著地層的下沉有機質受到地熱影響，加之巖漿熱侵入及上覆巖層、地下水高壓作用，有機質在高溫高壓下發生熱變質作用生成氣體。熱變質成因氣分兩種：一種是熱解即在溫度壓力相對較低時有機質慢慢的發生化學變化，脫去化學鍵較弱的官能團反應進行生烴，而當熱和壓達到一定程度時有機質發生劇烈的化學反應即裂解氣，直接分割C鏈。

3 煤型氣、油型氣的區別及原因

煤層氣是指甲烷氣，主要成分是甲烷。常規的天然氣指是油型氣，也就是石油天然氣。它的主要成分是：短鏈（C數小于4）的烷，由于地下高溫高壓環境使其不可能存在烯、炔類烷烴。

二者的區別：

生烴母質的內因講它們的生烴干酪根及生烴化學反應來看，煤層氣的生烴母質是腐植組干酪根，且在有機化學反應中屬于“大分子有機物脫甲基”成因大類（據傅家謨等）[2]。由于它的物源是高等植物，主要成分是鏡質組等，其有機分子結構穩定，所以生烴反應中，主要是來自纖維素的物質發生的生烴反應。而油型氣是由腐泥型干酪根生成，物源是由低等植物或細菌供給，由于生烴物質的控制，在有機化學反應中劃歸是“有機大分子解聚——鏈斷裂”為主（傅家謨等）。[2]

在儲層形式上的差異看，煤型氣有兩種：占主要成分的是自生自儲型，也就是在煤層中生成，由于煤層中大量存在孔裂隙，以及孔裂隙內表面的吸附作用，生成的甲烷氣直接儲存在孔裂隙中。其中①吸附態，存在于孔裂隙內表面，分子間距被壓短，但仍是氣態，占最主要成分；②游離態，氣態甲烷存在于孔裂隙中，分兩類，水溶態（在壓力下少量溶解，存在于孔裂隙中的水中）和純氣態，存在于孔裂隙中；③吸收態：被煤基質塊直接吸收到煤基質塊中（煤基質塊是一個煤體單元分為孔裂隙以及煤基質塊,而煤基質塊就是固體有機物加上煤中無機組分形成的固態物質，被孔裂隙分割）。以上三類儲存于煤層的才是真正意義上的煤成氣。另一種則是自生異儲，也叫煤成氣。由于地下煤儲層孔裂隙中壓力場與周圍巖層壓力場由壓力差以及周圍巖層存在運移通道，或生烴過于強烈，甲烷溢出，甚至地下水的流動攜帶氣體逸出等原因。導致煤層中的甲烷氣運移到周圍巖層中，當氣體逸散到一個比較好的地質封閉體就被封閉進去，形成天然氣藏。我國前十的氣藏大多是煤成氣成因天然氣藏。

因此，我們所說的煤層氣是指“煤型氣”是指煤成氣與煤成氣的總稱。

而常規的天然氣即油型氣則是純粹的“自生異儲型”，它的生烴層不具備儲存能力而儲層一般是砂巖。關于儲氣構造一個良好的儲存油氣的封閉構造，除應具有良好的孔隙率及滲透率的儲油層外，此儲油層的上方必須有致密不透油、氣、水的巖層，如頁巖、泥巖等，這就是所謂的蓋層，其作用為封蓋住進來的油氣，不讓油氣向上逃逸。 一般常見的儲油氣封閉構造依其型態可分為構造封閉如背斜、斷層等，及地層封閉，聯合封閉。

結束語：

我國現階段存在嚴重的能源短缺問題，因此開發新能源是非常必要的。

參考文獻

[1]傅雪海.秦勇等.煤層氣地質學.中國礦業大學出版社.

[2]陳義才等.石油與天然氣有機地球化學.科學出版社.