煤層氣資源作為常規(guī)能源，新疆擁有非常可觀的資源量。新疆煤層氣資源存賦與自身所處的古地理氣候環(huán)境、構(gòu)造運動、煤層的自身性質(zhì)密切相關(guān)。但人類活動在一定程度上給煤層氣的賦存造成了不利影響。

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　　一、前言

　　煤層氣俗稱"煤層瓦斯"，主要成分為高濃度的甲烷氣體(CH4),其資源總量與常規(guī)天然氣基本相當。主要存在在煤中的伴生氣體。煤層氣作為一項新型的常規(guī)能源，具有較為獨特的優(yōu)勢，是能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要組成部分，也是優(yōu)質(zhì)的能源和基礎工業(yè)化工原料。但煤層氣作為一種有害的危險氣體，排放到大氣中具有很強的溫室效應，及破壞大氣層，有污染環(huán)境，又因其容易自然甚至發(fā)生爆炸嚴重危及廣大煤礦的安全生產(chǎn)，因此很多人都避而遠之。但由于煤層氣具有自身的優(yōu)勢和特性，不僅可以很大程度上解決礦山的安全生產(chǎn)問題，還是一種新的潔凈、高效、優(yōu)質(zhì)、安全的能源，越來越受人類的青睞。

　　二、煤層氣富氣基礎條件

　　對于煤層來說，煤既是氣源巖又是儲集巖。在新疆的侏羅紀地層中，煤層變質(zhì)程度相對較高，煤本身的含氣量較大。但影響生成其主要因素是煤層自身的吸附能力和保存條件以及溫度、壓力等環(huán)境的不同造成的。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

　　1、煤層氣自身特征：

　　煤層的吸附能力是煤層瓦斯與煤或某些圍巖結(jié)合的根本條件，隨煤層和圍巖的自身性質(zhì)及溫度、壓力、裂隙而變化較大。當煤層本身氣體達到飽和時，在自身或者圍巖周圍產(chǎn)生某種吸附場，吸附周圍的逸散氣體。但這種氣體極不穩(wěn)定，受外界條件變化很大。

　　2、外部條件

　　煤的節(jié)理和其它裂縫孔隙是煤層氣主要的存賦場所。通常這部分氣體與地下水動力條件密切相關(guān)，與存賦的空間、溫度、壓力有直接聯(lián)系。煤中還有少量的氣體溶解在煤層的地下水中，稱為溶解氣，通常，這部分氣量極少。當煤層壓力降低到一定程度時，煤中倍吸附的甲烷開始與微孔隙表面分離，處于離散狀態(tài)。

　　煤層氣屬于自生自儲式，不需要初次運移，這就要求自生氣開始，就需要有良好的封蓋條件才能使煤層氣得以保存。蓋層對于煤層氣藏的作用主要是維持吸附與解吸的平衡，減少游離氣的逸散和減弱交替地層水的影響。泥頁巖、粉砂巖、炭質(zhì)泥巖等作為煤層頂板，在新疆較普遍，在裂隙不發(fā)育的情況下，其透氣性相對較差，就可以形成良好的封蓋層而有效地阻止煤層氣的運移，有利于煤層氣的保存。上覆巖層如果是超致密層，即良好的蓋層，具有良好的毛細封閉能力。

　　在新疆，大多數(shù)含煤地層為侏羅系地層，成煤期相對較長。含煤地區(qū)多為大型聚煤盆地，具有良好的封蓋條件，這為煤層氣的儲存創(chuàng)造了良好的條件。但在局部地區(qū)，煤層頂板為砂巖、砂礫巖，該類巖石裂隙比較大，不利于氣體的保存。尤其是在聚煤盆地的邊緣，受構(gòu)造擠壓，巖石較為破碎，裂隙較多，封閉不嚴，造成大量的氣體逸出，不利于煤層氣的保存。由于新疆地區(qū)氣候干燥，基巖裸露，地表巖石風化嚴重，局部煤層埋藏較淺，煤層自燃比較嚴重，火燒區(qū)存在范圍比較廣。因此煤層自燃及遺留下來的火燒區(qū)是一直十分值得關(guān)注的問題。特別是在煤層自燃過程中，不僅消耗了燃燒大量的煤層，也消耗了一部分煤層氣或造成大量的氣體散失。這也對煤層氣的賦存及孕育產(chǎn)生了極大的影響。總之，蓋層的質(zhì)量越好，封蓋能力越強，煤層氣只以擴散方式運移，逸散很慢，蓋層蓋，失去毛細封閉能力，氣體則以滲流方式運移，逸散速度快。

　　除了需要良好的蓋層之外，煤層氣藏的形成還需要有一個較穩(wěn)定的水動力條件，它直接影響著地層液體壓力分布及流體的運移，由此改變吸附氣與溶解氣和游離氣間原有的平衡，從而影響到煤層氣的保存。

　　除了上述提到的三種賦存方式以外，在實際工作中發(fā)現(xiàn)在煤與瓦斯突出時，有時相對瓦斯涌出量是煤層含氣量的數(shù)倍至近百倍，按傳統(tǒng)的含氣量計算進行估計，就是儲層中的所有煤層氣全部開采出來，也不可能達到如此高的程度。于是，在實際工作中提出，是否存在一種類似可燃冰的固溶氣，在瓦斯突出時被釋放出來。顯然艾魯尼提出的固溶體是客觀存在的，當周圍的溫度、壓力、圍巖等條件發(fā)生變化時，在煤與瓦斯突出時被釋放出來，可見固溶氣也是煤層氣的一種重要賦存形式和不可忽視的煤層氣資源，也是實際工作很大的安全隱患，應于與重視。

　　三、成煤環(huán)境及煤層自身性質(zhì)對煤層氣的影響

　　1、成煤環(huán)境

　　它是在煤的生成和煤的變質(zhì)過程中伴生的氣體。在成煤過程中產(chǎn)生的瓦斯是古代堆積物在成煤初期，纖維素和有機質(zhì)經(jīng)在厭氧環(huán)境下作用分解和變質(zhì)裂解產(chǎn)生的。另外，在高溫、高壓的環(huán)境下，在成煤的同時，由于物理作用和化學作用，繼續(xù)生成瓦斯。一般而言，煤的含氣量隨變質(zhì)程度的增高很增高。

　　2、煤層自身性質(zhì)

　　煤層的鏡質(zhì)組分含量：煤層鏡質(zhì)組分含量反映了煤的生存環(huán)境是否處于氣流閉塞的還原條件，是否有利于煤層氣的逸散。總之，煤的鏡質(zhì)組分含量較高的地區(qū)，煤層氣相對較高。

　　3、煤層厚度及資源量大小

　　煤層厚度較大及資源量較大的地區(qū)，本身就為煤層氣的賦存提供了重要的棲息場所。而在相同或者相似的沉積環(huán)境與相同體積下，煤層厚度及資源量相對較大的比煤層厚度小和資源量小的地區(qū)煤層氣含量較大。

　　四、構(gòu)造運動與煤層氣的關(guān)系

　　構(gòu)造對煤層的含氣量有很大的影響。根構(gòu)造據(jù)類型和構(gòu)造成因的不同，對煤層氣的賦存與孕育產(chǎn)生的影響不一樣。

　　1、背向斜對煤層氣的影響

　　向斜構(gòu)造在斷層不發(fā)育的情況下，由于向斜軸部煤層沉積較厚，而兩翼煤層相對較薄，不利于煤層氣的保存。背斜可以看成一個簡單的、小型的穹窿構(gòu)造。尤其是煤層頂板比較致密，滲透系數(shù)較差的時候，為煤層氣的賦存創(chuàng)造了良好的儲存空間，反之就不利于煤層氣的保存。

　　2、斷裂構(gòu)造對煤層氣的影響

　　張性斷層不利用煤層的存儲。逆沖斷層對于煤層氣的存儲提供了一定空間。由于煤層氣吸附狀態(tài)各異，斷裂運動對煤層氣的影響也不一樣。如果斷裂作用使蓋層產(chǎn)生裂隙，則會降低封蓋能力而不利于煤層氣的保存。如果處于飽和區(qū)，煤層中的游離氣就會通過斷層逸散，在地層水交替較弱條件下，即使斷層是開啟的，煤層氣也不一定就大量散失，并可最終達到接近于飽和狀態(tài);如果地層水交替強烈，吸附氣也會逸散，致使煤層成為欠飽和氣藏。

　　3、地殼升降運動

　　侏羅紀、白堊紀的燕山運動和新生代的喜馬拉雅運動對新疆煤層氣的影響很大。這段時期，大量地殼的升降運動不僅改變了地層的溫壓條件，還打破煤層中原有的平衡條件，使氣體在吸附氣與游離氣相互轉(zhuǎn)化，從而影響煤層氣的保存。隨著地殼的反復運動，不斷升降，使得地層內(nèi)部能量不斷釋放，造成高階煤類受到強烈擠壓，氣體大量散失。這造就了煤層氣運移的頻率不斷增大，地層壓力和地層內(nèi)部能量得到不斷釋放，這樣更利于煤層氣的開發(fā)。同時也在一定程度上為煤層氣的保存提供了一定的空間。

　　4、巖漿活動

　　巖漿活動及其它熱運動可以改變煤層氣的平衡條件，從而影響煤層氣的保存條件。從早侏羅到中侏羅早期是新疆煤層沉積的重要時代。如八道灣(J1b)、西山窯組(J2x)。尤其是八道灣組煤層中的煤層氣含量明顯高于西山窯組煤層。在侏羅紀中期古氣候干熱明顯，出現(xiàn)了氣候熱變事件，嚴重影響了煤層的發(fā)育于煤層氣的孕育。新疆大部分的晚侏羅世紅層、礫巖說明了當時的強烈火山事件。這對新疆煤層氣的孕育及保存產(chǎn)生了極其重要的影響。

　　五、人類活動對煤層氣的影響

　　如今，雖然國家相關(guān)主管部門三令五聲嚴厲禁止濫采濫挖，但部分地區(qū)亂采亂挖的現(xiàn)象還是存在的。大量的濫采濫挖造破壞了地表和煤層的覆蓋條件，打破了煤層氣原有的儲藏條件和運移規(guī)律，造成了大量氣體的逸散。加之新疆區(qū)域氣候的特殊性，造成地表風化速度加快，基巖裸露嚴重，巖石裂隙大量發(fā)育，給煤層氣的存儲造成了負面影響。近幾年，地質(zhì)市場的火熱，大量的鉆孔工程可能存在的封孔不到位或者未達到原有的封閉條件，在一定程度上也造成了原有氣體運移規(guī)律發(fā)生變化，也不利于煤層氣的保存。

　　六、煤層氣影響條件綜合評價

　　由于新疆地層自身的特殊性，新疆煤層氣的影響因素是多方面的，在研究影響條件時，必須綜合考慮各種影響因素。正確認識不同的歷史階段起著不同的作用。新疆煤炭資源較大、單層厚度大，煤的變質(zhì)程度相對較高，構(gòu)造相對簡單，這為煤層氣的孕育和賦存創(chuàng)造了良好的條件。

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