2-煤層氣組成與性質(zhì)課件-圖文

煤層氣的物質(zhì)組成、性質(zhì)和利用一、煤型(層)氣的形成1、生物降解煤層氣泥炭~褐煤階段R

。max<0.5%2、熱解型煤層氣褐煤~瘦煤階段R。max介于0.5~2.0%3、裂解氣階段瘦煤階段~二號(hào)無煙煤

2.0%<R

。,max<3.7%14、主要生氣階段和產(chǎn)率(

1

)

褐

煤

至

長(zhǎng)

焰

煤

階

段生氣38~168m3/t,CO?

占72~92%,烴類<20%以甲烷為主，重?zé)N氣<4%(

2

)

長(zhǎng)

焰

煤

至

焦

煤

階

段生氣168~270m3/t,烴類氣體迅速增加，占70~80%,CO?

下降至10%左右。烴類氣體以CH?

為主，重?zé)N可

占10~20%,如殼質(zhì)組含量多，則油和濕氣含量也多。(

3

)

瘦

煤

至

無

煙

煤

階

段生氣270~422m3/t,烴類氣體占70%,其中CH?

占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)(97~99%),幾乎沒有重?zé)N。2煤類產(chǎn)氣量m3/t吸附能力m3/t褐煤38~68<8長(zhǎng)焰煤138~1688~9氣煤182~2129~11肥煤199~23011~14焦煤240~27018~20瘦煤257~28714~18貧煤295~33020~24無煙煤346~42224~36顯微組分對(duì)成氣的貢獻(xiàn)殼質(zhì)組：鏡質(zhì)組：惰質(zhì)組為3:1:0.8,鏡質(zhì)組的產(chǎn)氣率為惰質(zhì)組的4.3倍，殼質(zhì)組為惰質(zhì)組的11倍。3不同煤類的產(chǎn)氣量和吸附能力二、

煤層氣的化學(xué)組分1、烴類氣體甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、異丁烷。2、非烴類氣體有氮、二氧化碳、

一氧化碳、硫化氫、氫及微量的惰性氣體。3、干氣與濕氣干氣(貧氣):CH4>90%

或

C?%>95%濕氣(富氣):

CH?<90%

或

C+%>5%4氣樣類型氣體組分變化范圍/%CH?C?H?CO??非烴鉆井排采氣98.16~99.550.007~0.0290.02~0.290.92~1.63微量鉆井煤芯解

吸氣83.47~99.430.12~2.100~15.88微量礦井煤巖解

吸氣66.35~99.850.01~0.470.02~0.384.63~30.87微量沁水盆地不同類型氣樣組分變化對(duì)比表N5三、

煤層氣的物理性質(zhì)甲烷為無色、無味、無溴、無毒的氣體，但煤儲(chǔ)層中往往含有少量其它芳香族碳?xì)錃怏w，因此常常伴著一些蘋果的香味，在大氣壓

0.101325

MPa,溫度0

°C的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，每立方米重0.716

Kg

與空

氣比較，其比重約為0.554比空氣輕。當(dāng)空氣中混有5.3~14.0%濃度的甲烷，遇火即可燃燒或爆炸。甲烷濃度達(dá)到43%,人感到呼吸短促；甲烷濃度達(dá)到57%,人處于昏迷狀態(tài)，甲烷濃度達(dá)到9.5%,遇明火爆炸最為猛烈。二氧化碳為無色、無嗅、略具酸味氣體，比空氣重，突然噴出可使人窒息。煤礦瓦斯對(duì)煤礦生產(chǎn)和安全是有害的氣體，應(yīng)排出并加以

利用。6氣體CH?C0CO?H?SS02NO??味無微有甜略帶酸味臭味酸味硫磺味有刺激

味無色無無無無無褐紅色無相對(duì)比重0.5540.971.521.192.271.570.07水溶性難溶微溶易溶易溶易溶極易溶微溶爆炸性5~16%12.5~75%不爆4.3~45.5%4~74.2%毒性無有無有有有無煤層氣的物理性質(zhì)H7吸附介質(zhì)CH?H?O?CO?C?H?分子量16.0421828.01344.01030.070分子直徑/nm0.33~0.420.32~0.380.33~0.470.44~0.55臨界溫度/-82.57289-14631臨界壓力/MPa4.6043.3997.3844.880平均自由程/nm53.074.683.9沸點(diǎn)-164100-195-78動(dòng)力粘度/×103cp

·

s1.0841.7651.466偏心因子0.0080.3440.225液態(tài)密度0.4250.9980.777表2-1

煤中吸附介質(zhì)分子直徑、沸點(diǎn)和分子自由程(20°C,

0101325MPa)N89溶

解

度

/

m

l

g

'10□

埋深500m◆

埋深750m△埋深1000m▲埋深1250mo

埋深1500m●

埋深1750m

×埋深2000m0

100

200

300

400

500

600礦化度

(mg/ml)2.01.81.61.41.21.00.80.60.40.20.0700

800

900

1000甲

烷

溶

解

度

(

m

2

甲

烷

/

m

3

水

)×A11煤層水樣潘2井常村礦3煤沁新礦2煤黃丹溝礦9煤去離子水溶液*礦化度/mg

·

L1175683610864400溫度/℃20壓力/MPa51.1622.1111.9241.5821.027140223.8984.6503.9594.1342.967140364.5305.4185.0714.8043.945Ca2+7.622.7513.7763.630Mg22.752.766.3836.530*為參考文獻(xiàn)[5]在100℃去離子水溶液中相同壓力下溶解度的線性插值不同離子組成和煤中有機(jī)質(zhì)微粒對(duì)甲烷溶解度的影響。表1沁水盆地煤層水中甲烷的最大溶解度

單位：m3甲烷/m3水123、游離氣計(jì)算13含煤時(shí)代δ13C?平均值，%褐煤長(zhǎng)焰煤氣煤肥煤新生界下第三系-63.1/1-49.2/6-43.3/2-47.7/2中生界侏羅-

白堊系-57.3/1-59.1/4-56.2/2上古生界石炭-二疊系-58.4/3056.2/27焦煤瘦煤貧煤無煙煤-55.0/7-55.3/2-41.8/4-36.7/7四、

煤層氣地球化學(xué)中國(guó)煤層氣甲烷碳同位素組成14圖6

-

6

華北聚氣區(qū)煤層氣碳同位素組成與煤層埋深之間的相關(guān)關(guān)系圖I——

解吸帶；

I——

過渡帶；

I——

原生帶(200030004000813C1/‰,PDB埋藏深度/m15樣品

編號(hào)組分含量/%同位素δ13C、δD(%)CH?C?H?CO?813C?813C?813Cco?δD?FZ00298.990.0120.02-32.20-20.8028.40-193FZ01298.160.0290.15-30.20-23.70-17.00-154FZ01698.500.0210.15-32.00-24.80-15.80-145HUNH98.830.0200.20-31.90-21.90-17.20-157P00199.550.0100.29-33.00-19.50-12.70-159P00399.120.0080.13-32.60-18.5023.20-172P00498.960.0070.13-31.20-16.80-12.50-152沁水盆地煤層氣井排采氣分析數(shù)據(jù)表16樣品編號(hào)礦區(qū)煤層組分含量/%同位素δ13C、δD/‰H-L-1李雅莊煤礦2CH?C?H??CO?818C?818C?815Cco?δD?K-H-Li-294.720.0224.630.30-59.1-8.7-228K-H-Li-399.350.0170.38-56.3-11.9-244K-H-Li-470.870.01128.670.06-61.7-22.4-13.6-215J-S-2寺河煤礦368.350.01030.870.37-61.5-20.5-16.4-228J-S-385.530.47113.520.28-35.6-13.6-15.6-182J-S-4-199.850.0100.13-30.8-9.8-197J-S-593.160.0136.720.02-35.3-12.8-12.8-171H-L-194.470.0165.410.03-35.6-12.5-10.7-184煤礦采掘面煤巖解吸氣分析結(jié)果N17-70樊莊

潘莊

寺河

李雅莊

陽泉

礦區(qū)35.538.250.556.3-61.761.5甲烷穩(wěn)定同位素分布-30.835.6

.335.6-20-30-40-50-60230.2-32-31.9

-33-32.532.631.20-1059.118乙烷碳同位素(13C?)δ13C?變化于-24.8~-12.5%。CO?

的δ13C分布范圍為-17.2‰～+28.3‰,主要集中于-15.8‰～-10.7‰,明顯偏重。煤層中氣體解吸擴(kuò)散從而發(fā)生同位素的分餾

，并致使殘留吸附于煤層中的同位素變重甲烷與二氧化碳之間的碳同位素交換反應(yīng)后期生物改造等作用19煤

型

(

層

)

氣

的

鑒

別

標(biāo)

志1)相同成熟度Ro,max=0.50—2.5%δ13C>-30.0‰是煤型氣，δ13C≤-43%～-55‰是油型氣。2)

煤型(層)氣比油型氣的甲烷同系物的同位素重煤型氣：δ13C?>-25.1%,

δ13C?>-23.2%混合氣：

-25.1%<δ13C?>-28.8%-23.2%<δ13C?>-25.5%油型氣：

δ13C?<-28