随着煤化程度增高，碳元素含量增大，呈对数曲线特征； 随着煤化程度增高，氢含量缓慢降低； 随着煤化程度增高，氧含量降低；挥发分也随着煤化程度增高含量降低。
1. 具有很高的含氢指数 煤分子式中相应x的数值为358～849
I H 9x /(12 x)b
名称
分子式
电阻率 Ω·m
密度 g/cm
3
Pe b/e
灰分因其主要成分与泥质相近，可与泥质岩石中的泥质成分类比。因此，煤层的电 阻率测井也可写出阿尔奇公式
Rt F R
F
为煤层的地层因素；
R
为灰分与水分的混合导体的等效电阻率。
Va Vw
R Ra Rw θ为煤层中灰分和水分的总体积含量
Va Vw
(2) 声波测井
与泥质岩石模型类似，可以建立声波测井的响应方程
残余气量指终止解吸后仍留在煤中的那部分气体。需将煤样加热真空脱气，再 粉碎、加热真空脱气，测定其解吸总量。
2. 煤层镜质体反射率
镜质体反射率（R0）是煤（镜质组）光片表面的反射光强与入射光强的百分比 值，是确定煤级的最佳标准。煤级是影响煤岩生气率、含气量和煤层物性的一个重 要因素。
镜质体反射率是煤层变质程度的一个重要指示，煤层的镜质体反射率在很大程 度上决定煤层的电性、物性、煤层含气量等。
扩散煤组：的分煤煤，层层作甲气为烷含评解量价吸、煤之镜层后质气，体勘在反探煤射、基率工质、业与水分割分析理、、之灰经间分济的、效浓挥果度发的不分依一等据致参。。数由是浓研度究差煤异层引 起甲烷气体扩散，气体从基质进入割理。
流动：由于气体的解吸、扩散，割理与井眼之间的压力梯度发生了变化，引起 气体由割理向井眼流动。
ma w w
参数N的定义为密度-中子交会图上岩性直线的斜率
2. 煤层
煤层模型的孔隙度交会图版不是一条直线，而是一簇直线。每一条直线具有一个斜 率，因而在M-N图上对应一个点，且煤层的直线簇在M-N图上表现为许多的点。直 线的两个端点分别为纯煤点C和灰分点A。
岩性分析
对于砂岩骨架（石英）、纯泥岩（泥质）和孔隙水的密度、中子响应值，可以在中 子-密度交会图上建立三个点：骨架点、泥岩点及水点。
直接法测定含气量包括三部分，即散失气量、解吸气量和残余气量，煤层含气 量为三者之和。煤层含气量的单位为m3/t。
散失气量指煤心快速取出，现场直接装入解吸罐之前释放出的气量。根据散失 时间的长短及实测解吸气量的变化速率进行理论计算。
解吸气量指煤心装入解吸罐之后解吸出的气体总量。实验过程中求出气量随时 间的变化规律，结合一些基础数据计算解吸气量。解吸过程一般延续两周至四个 月，根据解吸气量大小而定，一般在一周内每克煤样的解吸量小于0.05cm3/d时可 终止解吸。
lg Rt lg R mlg( c ) mlg( c )
Vca Vc Va
ca
Vc Vca
c
Va Vca
a
ca
Vc Vca
c
Va Vca
a
ca
(ca
w)
ca w ca
t
tca
(tw
tca )
ca w ca
ca
(ca
w)
t tca tw tca
声波-中子交会图版
t
密度-声波交会图版
t 1 Vatc Vata t f b 1 Vac Vaa f N 1 Vac Vaa f
上式中Va’=V0/V为灰分的相对体积含量;Δtc、Δta、Δtf分别为碳、灰、水的声波时差； δc、δa、δf分别为碳、灰、水的体积密度；Φc、Φa、Φf分别为碳、灰、水的含氢指 数；为水分的相对体积含量。
4. 煤层的灰分
灰分（Aad），是指煤中所有可燃物全部燃烧，煤中的矿物质在一定温度 下产生一系列分解、化合等复杂反应剩下的残渣。煤的灰分来自煤中的矿 物质，但其组分和重量与煤中的矿物质不完全相同。
Aad= m1/m·100% 式中 m1——残留物的质量；m——煤样的质量。
5. 挥发分
挥发分是表征煤中有机质性质的重要指标，它与煤的成因、煤层显微组
t Vc tc Va ta Vwtw
θ为煤层中灰分和水分的总体积含量
Va Vw
(3) 密度测井
Vc c Va a Vw w
(4) 中子测井
Vcc Vaa Vww (1 )c
θ为煤层中灰分和水分的总体积含量
Va Vw
电阻率测井、声波测井、密度测井及中子测井的交会图响应关系
5. 煤层的电阻率变化大 以甲烷为代表的烃类气体的电阻率为104～109Ω·m，煤层的电阻率变化范围很 大，从几十欧姆·米到几百万欧姆·米。
煤层的物性特征
煤层具有三高三低的物性特征，并因煤的变质程度不同，测井响应值也有所差别。
物性特征三高为： (1) 电阻率值为中高值，变化范围大。 双侧向的数值在几十欧姆米至几千欧姆米；好的煤层，深侧向和浅侧向之间有明 显的正差异。 (2) 补偿中子值大。数值一般在50%左右，高者可达70%以上。 (3) 声波时差值大，煤层纵波时差值在350～450μs/m之间，横波时差在500～ 700μs/m之间。
煤层的重要参数
煤的煤层气含量、镜质体反射率、水分、灰 分、挥发分等参数是研究煤层组分，作为评价 煤层气勘探、工业分析、经济效果的依据。
1.煤层含气量
解吸：在未开采之前，煤层气以分子状态吸附在煤颗粒表面。随着储层压力的 降低(如抽水)，地层能量的衰减，压力降到解吸压力以下，以分子状态存在的解 吸气变为游离气。
分及煤化程度等因素有关。煤样质量减少的百分含量减去该煤样水分含量
即为挥发分产率，简称挥发分。
Vdaf= m1/m·100%－Mad
式中 m1—煤样加热后减少的质量；
m —煤样的质量。
煤层的地球物理特征
通过工业分析方法，用煤的水分、灰分、挥发分和固定碳四大组分来 描述煤的组成。水分、灰分是无机组成，有机质主要由碳、氢、氧等元素 组成，构成煤有机大分子骨架和侧链、官能图。
对于电阻率测井，可以近似地认为煤的电阻Rt是由碳分电阻RC、灰分电阻Ra及水 分电阻Rf三者并联而成，即有
111 1 Rt Rc Ra R f
由此可导出煤的电阻率测井解释公式为： 1 Vc' Va' t c a f
(1) 电阻率测井
响应方程
在高阻烟煤的情况下，纯煤具有极高的电阻率，可与泥质岩石中的骨架相类比。
补偿中子 009O002 1～103 1.51 0.16
38
345
烟 煤 CH297N015O078 10～106 1.27 0.17
60
400
褐 煤 CH849N015O0211 10～102 1.23 0.2
52
575
2. 煤的真密度值小 烟煤的电子密度指数在1.272～1.59g/cm3 无烟煤的电子密度在1.442～1.852g/cm3之间 对构成地层的大多数元素和化合物来说，地层视密度近似等于电子密度指数， 因此煤层的密度是很低的。
煤层的井径曲线受钻井工艺和钻井液性能影响，煤层会发生垮塌，使井径扩大。 煤层的声反射系数比其它地层都小，声波井周成像是记录声波在井壁处反射波的 能量，由于煤层反射系数小，声波透过地层的能量多，而反射的能量少，因此图像 颜色深。
煤储层孔渗特征
1. 煤储层孔隙结构 属裂缝—孔隙型结构，煤基质被天然裂缝（割理）网分隔成许多方块，每个方块 由煤粒和微孔隙组成。基质是储气空间，甲烷被吸附在微孔的表面，渗透率很低， 一般为（10-2～10-6）×10-3μm2。在浓度差的作用下，甲烷透过基质扩散到裂缝中， 裂缝在煤的总孔隙体积中占次要地位，储气功能很低，可有少量游离气储存其中， 但裂缝的渗透率高，是甲烷渗流的主要通道。 煤中的天然裂缝(割理)是煤化作用和构造应力影响的结果。成大致相互垂直的两 组，主要的、延伸较大的一组叫面割理，次要的、与面割理大致垂直的一组叫端割 理。割理是煤中流体运移的主要通道，并且有方向性，因而它是控制煤层气方向渗 透的主要因素，割理间距是煤储层模拟中的一个重要参数。
物性特征三低为： (1) 自然伽马值低：一般在20～80API之间，煤质不纯的最大值可达200API。钍， 铀和铀的含量也低，个别煤层铀含量高。 (2) 体积密度值低：煤层的体积密度值低，煤层体积密度值在1.2～2.0g/cm3。 (3) 光电有效截面值低：煤层光电有效截面值在0.5～1.2b/e范围内。
岩性-孔隙度交会图版（M-N图）
这是一种在二维坐标系统中表现三种孔隙度测井特征的一种交会图版。
1.纯岩石
岩性-孔隙度交会图的纵、横坐标分别是参数M和N。它们分别由两种孔隙测井来 定义。M的定义为
M tw tma 0.01
ma w
实际上是密度-声波交会图中岩性线的斜率
N w ma w
中孔：孔径为100～1000nm，为煤缓慢的层流渗透空间； 大孔：孔径＞1000nm，为强烈的渗透空间。
煤的体积模型及解释公式
碳
灰分
纯煤 湿灰分
水分
水分
煤的组成成分比较复杂。如果忽略那些相对体积含量小于1%的成分（如二氧化硅、硝 酸盐、菱铁矿、硫和一些稀散元素），认为煤层由三个主要部分组成，即： 纯煤（主要指煤中可燃烧的碳、挥发分等成分，有时简称为碳）； 灰分（包括泥质及其它矿物杂质）； 水分，水分则仅指充满颗粒空隙中的水。
（1）电性特征反映煤层的变质程度。 从测井响应值对比分析中看出，煤层的镜质体反射率越大，好的煤层电阻率越 高，中子孔隙度变小，体积密度增大，纵、横波的声波时差减小。
（2）变质程度越高孔隙度相应减小。
（3）变质程度不同煤层机械力学性质也有所不同。煤层的力学参数，有随变质 程度增加破裂压力减小，坍塌压力也减小的趋势。
2. 煤的表面积 煤是一种多孔介质，其中含有大量的表面积（也称内表面）。微孔和微微孔体积 还不到总孔隙体积的55%，而其孔隙表面积却占整个表面积的97%以上。通常用比 表面积（即单位重量煤样中所含有的孔隙内表面积）度量煤表面积的大小，煤的比 表面积与煤的变质程度有关，用CO2做吸附测量煤的表面积，低变质煤（长焰煤— 气煤）的比表面积为50～90m2/g，中等变质煤（肥煤—瘦煤）为20～130m2/g，高 变质煤（贫煤-无烟煤）为90～190m2/g。