煤层气是一种赋存在煤层中的非常规天然气资源，以甲烷为主要成分，通过吸附在煤基质颗粒表面或者部分溶解于煤层水中来存在。煤层气在煤炭开采过程中会泄漏到大气中，对全球的温室效应造成不良影响。然而，随着石油工程领域的发展，仿生技术正在为煤层气开发和利用提供创新的解决方案。
煤层气被广泛称为"瓦斯"，其中甲烷的含量一般超过95%，二氧化碳含量小于2%，氮气含量小于10%，而其他重烃含量相对较少，具体含量则根据煤的种类而有所不同。
作为一种热值高且低污染的新能源，煤层气具有重要的应用前景。每立方米纯煤层气的热值约为40兆焦耳，接近于常规天然气的热值水平，相当于约1.13千克汽油或1.26千克标准煤。因此，煤层气可以用于发电、工业燃料、化工原料和居民生活燃料等方面。此外，采煤前先提取煤层气可以降低煤矿生产中瓦斯的排放量，使其降低70%至85%。
煤层气的形成与煤炭息息相关，它是在煤层经历漫长的煤化作用过程中通过生物化学和热解作用生成的气体。根据煤炭变质的不同阶段，煤层气可以分为生物降解型、热解型、裂解型和次生生物成因型等多种类型。每吨煤伴随有280至350立方米的甲烷和100至150立方米的二氧化碳析出。
煤层气主要形成于煤化作用的晚期阶段，受到埋藏深度以及晚期抬升作用的影响，次生生物气的混入也比较普遍。由于赋存状态的不同，煤层气在盆地内呈现向斜分布的特征。受到煤层发育的地质时代和沉积环境的控制，煤层气主要分布于石炭纪以来的沉积地层，包括石炭系-二叠系、三叠系-侏罗系、白垩系-古近系等。至于煤层气的区域分布和埋藏，目前已发现的主要煤层气资源分布在美国的圣胡安、粉河和黑勇士盆地，加拿大的西加拿大前陆盆地，澳大利亚的悉尼、鲍恩和苏拉特盆地，以及中国的沁水和鄂尔多斯盆地等地。
全球范围内的煤层气资源十分丰富，根据最新的资源评估结果，浅埋地下2000米以下的煤层气资源约为268万亿立方米，是常规天然气探明储量的两倍以上。然而，由于煤层气开发主要限于浅埋地下1500米以内，资源评价一般限于2000米以浅。目前，全球煤层气资源主要分布在12个国家，其中90%以上的煤层气资源集中在俄罗斯、加拿大、中国、美国和澳大利亚等5个主要煤炭生产国家。
世界各主要煤炭生产国都高度重视煤层气的开发。英国、德国、前苏联、波兰等国主要采用煤炭开采前的瓦斯抽放和采空区封闭抽放方式来提取煤层气。20世纪80年代初，美国开始尝试应用常规油气井（即地面钻井）开采煤层气，并取得了突破性进展，这标志着世界煤层气开发进入了一个新的阶段。
目前，美国、加拿大、澳大利亚和中国是世界上实现煤层气工业化开发的主要国家。截至2012年，美国的煤层气产量达到约468亿立方米，加拿大约为74.5亿立方米，澳大利亚约为62亿立方米，而中国在2013年的煤层气地面产量达到了29亿立方米。
总之，煤层气作为一种重要的非常规天然气资源，在全球范围内具有广阔的开发前景。煤层气的开发和利用不仅有助于提供清洁的能源供应，还对于能源结构调整、环境保护和经济发展都具有积极的影响，实现可持续发展的目标。
