煤成烴

20世紀40年代，德國學者首先提出了含煤岩系有機質能生成天然氣並可能形成氣田的假說。五六十年代，蘇聯和澳大利亞相繼對含煤岩系開展資源評價，認為它是好的氣源岩。50年代末，荷蘭首先發現了與石炭紀含煤岩系有關的格羅寧根特大型氣田。此後，在亞洲、大洋洲和美洲一些煤盆地中，又相繼發現了許多類似的大氣田。據研究表明，世界上天然氣儲量中的70%～80%，來自含煤岩系，屬於煤成氣。70年代末，蘇聯西西伯利亞盆地西北部和中歐盆地西部又發現了儲量占當時世界天然氣總儲量近1/3的煤成氣氣藏。研究表明，澳大利亞南部吉普斯蘭盆地和加拿大西北部馬更些三角洲油田、印度尼西亞的馬哈卡姆三角洲油田的石油原油，也主要來源於腐植型有機質，屬於煤成油。因此，對煤成烴，特別是對煤成氣和煤成油的理論研究，引起了各國的高度重視，成為當今能源開發史上的重大事件，具有重大的理論與實踐意義，對指導油氣勘探具有深遠的影響。

1978年，中國也開展了全國性的煤成氣專題性研究。1983年，中國決定將煤成氣開發研究正式列入國家“六五”科技攻關項目。

目前，國內外學者在煤成烴研究領域取得的成果有，①確立了煤成氣的基本理論和基本模式。②提出了有關判別煤成氣類型的地球化學指標及氣體的演化規律。③比較系統地研究了煤成油的可能性。④煤成油的地球化學研究有了一定進展。

含煤岩系中腐殖型有機質在煤化作用過程中生成的烴類氣體（主要為甲烷氣），為天然氣的重要組成部分。

煤成氣氣源主要有兩類：①富集型有機岩──煤層；②分散型有機岩，以含腐殖型（Ⅲ型）有機質為主的岩層，如碳質泥岩、頁岩、沙質泥岩等。有時還含少量混合型有機質（Ⅱ型）岩層，如湖相泥岩等。

機質在不同地質演化階段，從生物化學作用到熱作用（見煤化作用），可不斷生成烴類氣（甲烷及同系物）和非烴氣 (CO2、N2、......)。未成熟階段生成生物氣（甲烷干氣）；成熟階段生成與"煤成油"相伴生的濕氣、凝析氣；高熟-過熟階段生成裂解干氣。

成氣主要賦存於含煤岩系的各類儲層中，亦可運移到非煤系儲層中。按其賦存狀態又可分為以下兩類：①煤層氣。是一種儲存在"煤層"的微孔隙和裂隙中的、基本上未運移出生氣母岩的天然氣，屬典型的自生自儲式的非常規天然氣藏。由於煤層一般緻密，透氣性差，吸附性強，一般不易解析出氣體，有時有部分呈遊離狀態集中在煤層中，採煤中形成瓦斯突出造成災害。在適當的地質條件下亦可形成工業性氣藏，又稱煤層甲烷氣。②煤生氣。由生氣母岩（煤層、碳質泥岩、泥岩）中擴散、運移出來的部分煤成氣。聚集並儲存於其他儲層（如砂岩、礫岩、灰岩）中，可形成不同規模的常規工業性氣藏，是煤成氣的主要部分，為勘探、開發主要對象。有的逸散於空氣中，溶解於地下水或分散於母岩圍岩中，不具有工業價值。

煤層和含煤岩系其它岩石中的有機質在煤化作用過程中生成的液態烴(石油原油)，其成分為多種烷烴、環烷烴和芳香烴的複雜混合物。它在特定的地質條件下可部分從煤層和含煤岩系烴源岩中排驅並儲集成藏。

按組成特徵，煤成油可劃分為凝析油、低蠟原油和高蠟原油三類。

凝析油主要由低分子烴類化合物組成，高分子量的甾萜類生物標誌物含量甚低或難以檢測。它為淺色輕質原油，經濟價值很高。中國四川、華北、西北等地某些煤成氣氣田及油田的天然氣中，均含凝析油。

低蠟原油正烷烴含量低，芳烴含量較高，含氧、氮、硫雜原子的瀝青組分的含量也低。加拿大馬更些盆地的煤成油即為低蠟原油。

高蠟原油含蠟量超過5%的原油，屬於鏈烷烴石油。澳大利亞吉波斯蘭盆地和印度尼西亞馬哈卡姆三角洲的陸相原油，都具有高蠟性質。中國的原油常含高蠟。成熟度較低的原油，含有C至C蠟質組分，而成熟度高的原油，這一特徵則不明顯。

賦存煤層里的非常規天然氣資源。成分主要是烴類氣體CH和少量的CH、CH、CH等以及CO和N，又稱“煤層甲烷”。不僅是一種潔凈、熱效率高、低污染的優質能源，而且還能生產碳黑、甲醛、化肥及其他化工產品。20世紀80年代，美國將煤層氣作為一種天然氣資源開發利用。1977年2月，在聖胡安盆地成功地打出第1口煤層氣氣井。1998年，美國產量已達324億m，其中聖胡安盆地佔78.8%。與此同時，中國先後在山西河東、沁水等煤田，對煤成氣資源進行了地質評價。約在170個礦井建立了瓦斯抽放，年抽放量約7億m。抽出瓦斯的利用率也有增加。據USGS估計，世界的煤層氣資源量達210萬億m。目前探明的天然氣儲量中煤成氣的比重越來越大。蘇聯佔65%，德國和荷蘭佔90%以上。中國1982年開始重視研究和勘探煤成氣田。已查明的大中型煤氣田有鄂爾多斯盆地和南海崖13—1氣田。總儲量達2×10m。全國煤層氣資源初步測算可達30～35萬億m。210處高瓦斯和瓦斯突出礦井所在礦區保存煤層氣儲量達3451億m。