生物氣
一、淺層生物氣的概念及分布
（一）生物氣的概念
生物氣是在低溫條件下通過厭氧微生物分解有機物而生成的，以甲烷為主，含部分二氧化碳及少量氮氣和其他微量氣體組分，它與未成熟至成熟階段形成的熱解氣相比，在化學成分上，尤其是碳同位素成分上有明顯的差異。生物氣組分中CH4含量較高（任光明，1999）。廣義的生物氣指在微生物作用下生成的所有天然氣，包括原生生物氣和表生菌解氣，不包括經歷了生物氧化降解的天然氣。生物氣通常出現在較淺的未成熟沉積物中，它們在地史過程中對碳循環起重要作用。大氣中約80%～90%的甲烷為生物氣，是溫室效應的主要來源。
（二）資源概況
生物氣具有巨大的經濟價值，20年前估計生物氣約佔全球天然氣資源的20%。近年來隨深部生物圈研究程度的不斷深入，發現微生物賦存深度大、活動時間長，生物氣儲量比以前預計的要高。另外，除近代沉積物外，煤、富有機質頁岩和原油生物降解均能形成大量生物氣，它們對天然氣貢獻也很大。我國經濟發展和環境對潔凈能源的需求都需要加大天然氣的勘探開采力度，未來天然氣勘探在很大程度上依賴於生物成因氣的發現（張水昌等，2005）。
目前，在俄羅斯、美國、加拿大、德國、義大利和日本等數十個國家都發現了具有工業價值的生物氣藏（表3-4），這些生物氣都分布在第四系—白堊系中，普遍出現在淺部，既有純生物甲烷氣，也有與熱成因氣共生的混合氣。中國已發現約30多個生物氣藏，典型生物氣分布區主要在江浙沿海、長江三角洲和柴達木盆地，在松遼盆地、內蒙古和滇黔粵桂地區的中小型盆地也發現有較為豐富的生物氣，產層一般為第四系—古近系（主要是第四系）。
中國生物氣預測可采資源量1×1012m3。柴達木盆地（三湖地區）發現5個氣田，探明地質儲量1432×108m3，資源量約1×1012m3；長江中下游超淺層顯示萬余處，發現8個淺層氣田，探明儲量6.5×108m3，資源量約（200～300）×108m3；鶯—瓊盆地已在一些工業氣流井的淺層見顯示，估計資源量約1.05×1012m3（張玉瑋，2006）。
表3-5生物氣成因類型劃分（據李先奇等，2005）
*δ13C指樣品中碳元素的重輕同位素比值與標准樣品的該比值的相對偏差。
（三）控制因素
生物氣生成是由幾個關鍵性因素控制的。缺氧、貧硫酸鹽、低溫、富含有機質和適合的細菌活動空間是生物成因甲烷形成的必要條件。生物氣生成與其所處的沉積環境、古氣候、有機質類型和豐度、水介質性質、地質作用（包括構造沉降、沉積速率和海或湖平面變化）、沉積時間等眾多因素密切相關，它們相互作用、相互制約，共同控制生物氣的形成。
三、淺層生物氣的利用
世界范圍內存在眾多的白堊紀、古近紀和新近紀生物氣藏，最重要的生產區是西西伯利亞地區。埋藏較淺的全新世沉積物中的生物氣也得到了一些地質學家的關注。然而，把分布在全新世沉積物中、埋深小於100m的生物氣作為單獨勘探開發對象，運用系統的有針對性的技術，並發現了具工業性或商業性生物氣田，獲得一定經濟效益的勘探工作還不多見。
美國密歇根盆地中—上二疊統Antrim頁岩中，在其成熟度較高的區域並沒有獲得高產熱成因氣，曾使地質學家對該地區的頁岩氣勘探產生過動搖，但在轉向以淺層生物氣為勘探目標後，成功地在該盆地邊緣的頁岩層中獲得工業氣流，從而增強了淺層生物氣的勘探信心，目前該地區共有12000口生產井。在伊利諾伊州盆地，NewAlbany頁岩天然氣雖然為熱成因和生物成因混和氣，但由於有適宜微生物聚集與繁殖的環境，因此生物氣在該地區天然氣產量中佔主導地位。在粉河盆地，雖然煤層沒有達到一定的成熟度而不能生成熱成因氣，但煤層中所賦存的甲烷含量卻很高，並且還實現了天然氣的商業開發，究其原因主要是微生物參與了煤層中有機質的分解，從而生成大量生物氣，這與著名的聖胡安盆地熱成因煤層氣明顯不同，說明煤層與富有機質頁岩在適當條件下可形成具有開采價值的非常規生物氣藏（朱炎銘等，2013）。
我國對生物氣研究及勘探工作重視不夠，除柴達木盆地、浙江外，其他地區並未開展過針對生物氣的系統勘探工作。國內已發現的生物氣多是其他油氣勘探或開發的副產品。目前對國內第四紀生物氣進行較為系統研究地區的有柴達木盆地東部、浙江沿海平原、長江三角洲、鶯—瓊盆地和洞庭湖盆地，其中具工業或商業產能的是柴達木盆地東部，鶯—瓊盆地和浙江沿海平原。雲南昆明盆地新近紀—第四紀生物氣也具有一定的開發前景。
四、生物氣的發展
長期以來由於人們對淺層生物氣認識不足，認為其雖易在淺層沉積物中生成，但也易於散失，難以大量聚集成藏，經濟效益低，不能與深層大氣田相比。因此，國內外雖有發現，但也沒有引起人們的足夠重視。直到20世紀七八十年代石油價格的不斷上升及勘探技術的提高，使生物氣藏的勘探開發呈現出投資少、見效快的特點，並逐漸引起人們的重視。國外相繼發表了一些論文，從微生物學基礎和地質地球化學特徵方面，論述了生物氣的生成機理和聚集條件，探討了生物氣的鑒別標志和遠景儲量。20世紀90年代，人們對海洋沉積物中的氣體成因、甲烷形成的微生物作用過程、氣體地球化學特徵、氣體形成途徑、氣體運移特徵和檢測手段、成藏基本條件等給予更多注意。2002年3月在美國休斯敦召開的美國石油地質學家協會（AAPG）年會上，生物氣的形成與分布、資源潛力以及生物氣與熱成因氣的鑒別方法是會議討論的重點議題之一。
我國對生物氣系統研究及勘探工作起步較晚，除柴達木盆地第四系、浙江杭州灣地區第四系、雲南古近—新近系小盆地外，其他地區並未開展過針對生物氣的系統勘探工作，國內已發現的生物氣多是其他油氣勘探或開發的副產品。
20世紀80年代我國對生物氣進行了初步探討，分析了生物氣形成途徑、鑒別標志、生成和聚集的控制因素等方面的問題。「七五」至「八五」期間，生物氣的研究納入國家科技攻關項目，主要從沉積學、地球化學、微生物學和天然氣地質學方面，論述生物氣的生成機理、形成和富集條件、地球化學特徵和鑒別標志等，取得了豐碩的成果，這一切對我國生物氣勘探和成藏理論研究有著重要的意義。我國於1990年對全國30多個盆地和12個海相沉積區塊的4種類型天然氣，即煤成氣、碳酸鹽岩氣、湖相腐泥伴生氣及高熟—過熟氣、生物氣，採用統一的原則和方法——氣發生率法，分別計算了其資源量，但這些大都是針對1000多米深的生物氣進行的研究，盡管這些研究成果也涉及深度小於200m的生物氣（主要表現在生物氣的模擬實驗過程中），然而其研究程度比較低，也不系統。
生物氣作為一種潛在並且陸續被證實的重要烴類資源，已引起國際能源界的廣泛注意，中國的生物氣也必將大有所為。中國能源的緊缺已關繫到國家的安全和國民經濟建設的可持續發展，當前常規油氣資源勘探難度越來越大，加強生物氣勘探將是大勢所趨且刻不容緩。因此，深入開展中國生物氣研究，趕超國際先進水平，總結生物氣形成機理與運聚成藏規律，探索生物氣資源的評價與勘探方法，建立中國生物氣地質理論，不僅有望帶來像20世紀五六十年代「中國陸相生油」似的輝煌成果，也是當代能源工作者的神聖使命。
B. 生物氣是沼氣嗎
生物氣包含了沼氣,但並不等同於沼氣,他的范圍較廣.
通常所說的生物氣是在低溫條件下通過厭氧微生物分解有機物而生成的,以甲烷為主,含部分二氧化碳及少量氮氣和其它微量氣體組分的沼氣.
廣義的生物氣指在微生物作用下生成的所有天然氣,包括原生生物氣和表生菌解氣,但並不包括經歷了生物氧化降解的天然氣.