晋城矿区(中区)煤储层渗透率影响因素及变化规律研究

在晋城矿区通过对采用注入/压降试井法获得的近40组煤储层参数进行渗透性与地质因素的相关性分析,进而探讨各相关因素对储层渗透率的影响规律,以此预测煤储层渗透率分布。结果表明,影响煤储层渗透率的关键因素是割理和宏观裂隙,现代地应力通过对割理和裂隙系统张开度的控制,间接地影响储层渗透率;储层压力、现代地应力和有效地应力是次要因素,渗透率与煤层厚度无关。晋城矿区中区3#煤层渗透率呈现出"南高北低、东高西低"以及"翼部高、轴部低"的特点,町店-大宁-潘庄围限的三角地带是煤储层渗透率较高的地区。     

河南省下二叠统山西组二1煤煤层气地质特征

从影响煤层气勘探开发的主要因素;煤厚、煤岩组成、煤级、煤体结构、裂隙系统、渗适性吸附／解吸特征和含气量等方面对河南省的主采煤层－－二、煤的煤层 地质学特征进行了详细论述,指出镜质组含量较高、割理比较发育、外生裂隙发育适中的原生结构和碎裂煤渗透性最好,是最有利的储层;外生裂隙发育适中的无烟煤是有利储层;碎粒煤为不利储层;糜棱煤为不可开发储层;临界解吸压力较高、含气量较高的中为煤级煤分布区是煤层气勘探     

我国主要含煤区煤体结构特征及与渗透性关系的研究

通过对我国主要含煤区的100多个煤层以及若干个钻孔煤心,进行宏观煤岩类型、煤体结构、煤裂隙以及与煤层渗透性等方面研究,结果表明a.我国煤体破坏程度由北向南、自西向东增强,从盆地中部向盆缘增强.我国中、西部和北部主要是原生结构煤,东部和南部以及盆缘构造煤发育.b.糜棱煤是地层构造变形强烈的产物,但构造变形强烈的地层不一定形成糜棱煤.c.碎裂煤的渗透率比原生结构煤高,碎粒煤和糜棱煤渗透率低.对于一个即有碎裂煤,又有碎粒煤和糜棱煤发育并交替出现的煤层,碎粒煤和糜棱煤在碎裂煤之间起着低渗透性的屏障作用,渗透性低的煤分层扼杀了渗透性高的煤分层,极大地降低了煤层渗透性.因此在有碎粒煤和糜棱煤发育的煤层,煤体结构对煤层渗透性的影响大于裂隙发育程度的影响,成为控制渗透性的首要因素.     

影响煤层渗透率测试的若干因素

通过对中国8个矿区10口煤层气评价井的试井工作,讨论了影响煤层渗透率测试的若干因素,认为钻井作业对煤层的伤害、煤体结构及较高的有效地应力是主要影响因素;而煤的变质程度虽然对煤的割理发育起控制作用,但不是煤层渗透率测试的主要影响因素。      

贵州省织金区块岩脚向斜煤层气富集高产规律研究

针对南方煤层层数多、单层薄,构造复杂,糜棱煤发育,选区评价难度大等问题,利用织金区块勘探成果及分析化验数据,开展了多煤层煤层气成藏条件研究。结果表明,南方多煤层煤层气具有“沉积控储,保存控气,地应力、煤体结构控产”四元富集高产规律。沉积控制煤层厚度、层数、煤岩煤质等,决定了煤层气资源基础,潮坪沼泽控制下的煤层分布稳定,连续性好,灰分小于20%,镜质组体积分数大于80%。构造、水文地质联合控制煤层含气性,呈现出向斜核部富气特征,珠藏次向斜翼部往核部方向,随着埋深增大,氯根质量浓度及储层压力逐渐增大,含气量由8 m3/t逐渐增大到28 m3/t。构造作用影响煤体结构、地应力大小及现今地应力状态,进而影响压裂改造效果、渗流条件,直接影响煤层气井产能,研究区NE向与NW向构造分属不同形变区,北西向构造珠藏、阿弓、三塘次向斜较北西向构造比德、水公河次向斜形成时间晚,构造作用相对弱,现今地应力小于20 MPa,煤体结构主要为原生结构煤或碎裂煤,且水平应力大于垂向应力,压裂缝以水平缝为主,利于裂缝在煤储层中延伸,煤层气开发条件更有利。通过富集高产规律研究,认为南方多煤层资源基础较好,构造及其对地应力、煤体结构的影响是多煤层选区评价的关键因素,岩脚向斜珠藏–阿弓–三塘次向斜为煤层气开发有利区。区域上,远离威宁—紫云断裂的NE向含煤向斜是南方多煤层煤层气勘探的重点方向。      

地应力影响煤层气勘探开发的研究现状与展望

通过总结评述前人关于地应力影响煤层气勘探开发的相关文献和成果,讨论了地应力与煤层气成藏、地应力与煤储层渗透率、地应力与煤储层压裂改造、地应力与煤层气井位部署的关系,对相关研究工作的未来走势进行了展望。认为：地应力控制着煤层气成藏过程中的各个环节,是影响煤层渗透率中最主要的因素,也是煤层气井压裂设计和井网部署必须考虑的重要参数。地应力研究对煤层气勘探开发意义重大,且亟待加强。     

山西沁水盆地中-南部煤储层渗透率物理模拟与数值模拟

通过对山西沁水盆地中南部上主煤层宏观裂隙观测,力学参数测量和应力渗透率实验,分别建立了裂隙面密度、裂隙产状、裂隙宽度与煤储层渗透率之间的预测数学模型;利用FLAC—3D软件,模拟了该区上主煤层内现代地应力状态,结合煤层气试井渗透率资料,构建了应力与渗透率之间关系预测的数学模型,并对该区上主煤层渗透率进行了全面预测。通过吸附膨胀实验,揭示了各煤类煤基质的收缩特征,构建了有效应力、煤基质收缩与渗透率之间的耦合数学模型,并对煤层气开发过程中渗透率动态变化进行了数值模拟。     

大宁—吉县地区地应力特征及其对煤储层渗透性的影响

大宁—吉县地区是中国煤层气开发的重点区域之一,现代地应力对煤储层渗透性具有关键的控制作用。文中以煤层气开发井测井曲线分析和计算为主要手段,探索了一套适合于煤储层的地应力评价方法与技术流程。研究表明,大宁—吉县地区的5~#煤储层的最大与最小水平主应力具有自东向西总体上呈低—高—低—高的波浪式变化趋势;垂向主应力总体上呈东低西高的变化趋势,但在中部构造较复杂区域递增的趋势减缓;5~#煤层总体处于转换深度以下,受垂向应力作用较为显著,处于拉张的应力环境,有利于煤层裂隙的张开和渗透率的升高;最大水平主应力与优势裂隙发育方向接近,有利于裂隙的张开,相应提高了煤储层的渗透率,最小主应力低和主应力差大的区域渗透率较高。     

沁水盆地郑庄区块北部煤层气直井低产原因及高效开发技术

为了实现沁水盆地郑庄区块北部深部煤层气高效开发,通过深入分析煤储层地质条件和开发资料,并对比浅部煤层气开发数据,以含气量评价资源为基础,综合储层渗透性、地解压差,煤体结构和地应力状态等评价煤层气采出难易程度,明确郑庄区块北部煤层气井低产原因,并提出高效开发的适应技术。结果表明,郑庄北部煤层含气量整体较高,在20 m3/t以上;郑庄北部绝大部分地区裂隙发育指数均小于140,渗透率极低;绝大部分地区地解压差大于6 MPa,导致煤层气井有效解吸范围小,宏观解吸效率低;绝大部分地区煤层中碎煤比例在0.7以上,导致水力压裂裂缝较短;垂向应力大于水平应力,为大地静力场形地应力,水力压裂易形成垂直裂缝,裂缝延伸较短。极低的渗透率、相对较高的地解压差、高碎煤占比和大地静力场形地应力状态耦合导致郑庄北部煤层气开发效果较差。仿树形水平井采用人工井眼实现煤层密切割,缩短了煤层气、水渗流距离,利于实现协同降压增产,有力克服了高地解压差的不利影响;同时采用人工井眼代替压裂裂缝,解决研究区水力压裂造缝短的难题,取得了产量突破,但存在不利于排水降压和井眼易垮塌的风险,且其成本高、收效低。L形水平井密切割分段压裂技术克服了仿树形水平井不利因素。与直井相比,L形水平井成本增加2倍,但煤层气产量增加近100倍;且L形水平井与仿树形水平井产量相当,但其成本仅是后者的 40%。由此可知,L形水平井可以实现郑庄北部深部煤层气的高效开发。      

晋城煤层气藏成藏机制

通过晋城煤层气的规模开发、压裂煤层气井的解剖、井下煤层瓦斯抽放、构造地应力场研究、煤储层大裂隙系统“CT”式解剖与煤层气封闭保存条件研究, 发现3#煤储层内部存在大量煤层气包, 构造微破裂作用促使煤层气包之间广泛合并联通, 煤层气包内部储层的非均质性弱化, 渗透率增加, 煤层气包内部的游离气体比例增加, 流体压力系统边界逐渐清晰并形成煤层气藏. 揭示煤层气藏的成藏机制, 认识煤层气藏的内部细节特征, 促进了该区的煤层气开发技术进步, 提高了井下煤层瓦斯的抽放效率.      

准噶尔含煤盆地构造演化与聚煤作用

准噶尔含煤盆地是新疆主要含煤盆地之一 ,从含煤盆地内各煤田的含煤地层特征 ,构造特征及煤层赋存特征着手 ,分析了盆地内的沉积环境 ,构造演化和聚煤作用 ,论述了两个主要聚煤期所形成的含煤建造的发生、发展过程 ,指出了两个含煤建造中聚煤中心和富煤带的位置     

内蒙古潮水盆地西部侏罗系煤的岩石学、矿物学及地球化学特征

潮水盆地位于内蒙古西南部和甘肃省东部地区,是我国中新生代含煤断陷盆地.采用粉晶X衍射、ICP-MS、ICP-AES 方法,从煤的岩石学、煤化学及煤地球化学的理论出发,对潮水盆地西部煤样进行了煤化学、显微组分、矿物学及地球化学分析.其研究结果表明潮水盆地西部煤以中等水分、低一中灰分和硫质量分数、高挥发分产率为特征,煤级为烟煤—亚烟煤;煤中有机显微组分以镜质组为主,惰性组次之,煤相类型以潮湿森林沼泽相为主,其次为较浅覆水森林沼泽相;煤中的常量矿物以石英和高岭石为主,部分样品中含有黄铁矿、方解石、菱铁矿和少量的微斜长石;煤中除Sr、B和Cs质量分数相对较高外,其他微量元素质量分数普遍较低.Cr、Ga、Pb、Li、Cu、Ge、V、Sc、Be、W、Th和As,以及Ti和Nb主要与硅铝酸盐矿物有好的亲和性;B和Sr可能主要以碳酸盐矿物的形式存在;S和Mo可能主要以硫化物矿物的形式存在;另外,Ti、Zr、Nb和Ta有好的相关性,可能与重矿物有关.     

西北地区煤炭资源及开发潜力

西北地区蕴藏着十分丰富的煤炭资源,占我国煤炭资源预测总量的76.46%。含煤盆地主要有鄂尔多斯、准噶尔、吐哈、塔北等。其中,鄂尔多斯煤盆地是具有稳定克拉通基底,沉积了石炭一二叠纪华北型海陆交互相含煤地层和三叠一侏罗纪内陆河流一湖泊型陆相含煤地层的双纪巨型含煤盆地;准噶尔煤盆地、吐哈煤盆地、塔北煤盆地是具有稳定陆块基底的侏罗纪内陆湖泊含煤盆地;伊犁煤盆地、尤尔都斯煤盆地、焉誉煤盆地和库米什煤盆地是具有天山华力西期摺皱带基底的山间断陷(坳陷)型含煤盆地;走廊煤盆地群是具有祁连加里东褶皱带基底的山间断陷(坳陷)型含煤盆地.阿拉善地块、柴达木地块晚古生代和中生代亦具备成煤的古地理条件,目前已在柴达木地块北缘和阿拉善地块南缘发现了小型煤盆地群。地块主体为沙漠覆盖,勘探程度低,可作为西北地区煤炭资源的后备潜力区块。 据国家煤炭工业局1998年统计,西北地区煤炭资源保有储量为4035.35X10~8t,其中生产井和在建井保有储量为752.24X10~8t。尚未利用的精查储量为187.69X10~8 t,可供进一步勘探的详查储量为510. 51 X 108 t >普查和找煤储量为2550.91X108t,煤炭资源储量丰富。我国2002年煤炭消费达到13.69XlO~8t. 2003年17.36X10~8t, 2004年达19X10~8t,而西北地区煤产量在全国所占比例甚小,根据中国煤炭工业协会对2004年1月统计,全国煤矿合计原煤产量为11170.75X10~4t,其中西北地区为1585.17X10~4t(内蒙古按全区产量的2/3计算),只占14.19%,西北地区煤炭资源开发潜力巨大。     

煤和含煤岩系成油理论研究和演变历史

运用系统的历史和现实类比分析方法,对世界含煤岩系煤成油田的源岩成熟度、烃源岩类型和煤成油田形成条件进行了综合研究。结果表明,煤虽能生油,但难以形成有商业意义的油田;含煤岩系中泥岩是煤成油田形成的主要贡献组分,在含煤盆地中,难以形成低熟煤成油田。      

Depletion of Appalachian coal reserves — how soon?

Much of the coal consumed in the US since the end of the last century has been produced from the Pennsylvanian strata of the Appalachian basin. Even though quantities mined in the past are less than they are today, this basin yielded from 70% to 80% of the nation's annual coal production from the end of the last century until the early 1970s. During the last 25 years, the proportion of the nation's coal that was produced annually from the Appalachian basin has declined markedly, and today it is only about 40% of the total. The amount of coal produced annually in the Appalachian basin, however, has been rising slowly over the last several decades, and has ranged generally from 400 to 500 million tons (Mt) per year.A large proportion of Appalachian historical production has come from relatively few counties in southwestern Pennsylvania, northern and southern West Virginia, eastern Kentucky, Virginia and Alabama. Many of these counties are decades past their years of peak production and several are almost depleted of economic deposits of coal. Because the current major consumer of Appalachian coal is the electric power industry, coal quality, especially sulfur content, has a great impact on its marketability. High-sulfur coal deposits in western Pennsylvania and Ohio are in low demand when compared with the lower sulfur coals of Virginia and southern West Virginia. Only five counties in the basin that have produced 500 Mt or more exhibit increasing rates of production at relatively high levels. Of these, six are in the central part of the basin and only one, Greene County, Pennsylvania, is in the northern part of the basin. Decline rate models, based on production decline rates and the decline rate of the estimated, “potential” reserve, indicate that Appalachian basin annual coal production will be 200 Mt or less by the middle of the next century.     

The Status Quo and Outlook of Chinese Coal Geology and Exploration Technologies

Coal is China＇s dominant energy resource. Coal geological exploration is the basis of sustainable development of coal industry. Since the late 1990s, the advances in Chinese coal geology and exploration techniques have been shown in the following aspects. （1） The basic research of coal geology has changed from traditional geological studies to earth system science; （2） Breakthroughs have been achieved in integrated exploration techniques for coal resources; （3） Evaluation of coal and coalbed methane resources provides important basis for macropolicy making for China＇s coal industry and construction of large coal bases; （4） Significant advances have been made in using information technology in coal geological exploration and 3S （GPS, GIS, RS） technology. For the present and a period of time in the future, major tasks of Chinese coal geological technology are as follows： （1） solving resources replacement problem in eastern China and geological problems of deep mining; （2） solving problem of integrated coal exploration of complex regions in energy bases of central China, and resources problems induced by coal exploitation; （3） making efforts to enhance the level of geological research and resources evaluation of coal-accumulation basins in western China; （4） strengthening geological research of clean coal technologies; （5） strengthening geological research of the problems in modern coal mining and safe production; （6） promoting information technology in coal resources and major geological investigations.     

力 -电 -热多参量监测深井动力灾害的试验分析

采掘活动引起工作面前方煤体应力场重新分布、煤体破裂、瓦斯运移等活动,煤体内部内能,势能等能量不断发生转换,并向外辐射电荷、电磁等能量,致使煤体应力,煤体温度发生变化。使用煤体应力、煤体电荷和煤体温度多参量监测技术,对工作面前方煤体压力、煤体电荷和煤体温度进行持续监测,可判断煤体应力变化、瓦斯运移及煤体破裂状况等,从而确定煤层动力灾害危险程度。通过现场试验研究表明：含瓦斯煤层煤体应力突变时,煤体辐射电荷量增加、煤体温度降低,应力平稳变化阶段,煤体温度、煤体电荷信号基本稳定不变。因此,可利用对煤体应力、煤体温度和煤体电荷的监测结果,判断煤层动力灾害危险性,并且煤体应力、煤体温度、煤体电荷监测技术可相互补充验证,增加动力灾害预测可靠度。力-电-热多参量预测技术可提高煤矿动力灾害预测准确性,为煤矿安全生产提供可靠保障。     

煤炭地质勘查相关规范执行过程的中常见问题分析

煤炭是我国最主要的矿产资源之一,目前煤炭矿产资源勘查、煤质评价、煤炭资源储量报告评审及煤炭矿井建设等工作依据的主要技术标准,为指导相关工作的开展做出了突出的贡献。然而,在相关规范的实际执行过程中,常会遇到诸如煤炭可采性区块的界定依据、资源储量控制程度、含煤系数的计算标准、局部可采煤层的稳定性评价、最低可采煤层厚度指标、不可采煤层的计量、高硫煤的处理方式等问题。通过分析上述问题在规范执行中的局限及矛盾,提出了相应的修订建议。     

大同矿区5#煤层煤岩煤质特征及其清洁利用方式

大同矿区位于山西省大同市的西南,主要含煤地层为侏罗系大同组和石炭二叠系山西组、太原组,是我国典型的双纪煤田。在收集大同矿区以往勘查资料的基础上,系统分析了大同矿区5#煤层的煤岩煤质特征,煤质主要为中灰、高挥发分、中硫、高热稳定性煤,整体以弱黏结煤为主,煤层的黏结性变化规律受深成变质作用影响,变质程度由低至高,煤的黏结性也随之逐渐增强。5#煤层煤岩特征以半亮-半暗煤为主,镜质组含量较高,以较干燥森林沼泽相和湖沼相为主。绘制了煤质指标的等值线图,研究其分布特征及变化规律,并参照焦化、气化、液化用煤指标体系对5#煤清洁利用方式进行划分,结果显示,5#煤洗选后大部分可作为焦化用煤,部分煤可作为直接液化用煤。     

内蒙古早白垩世五间房含煤盆地煤层煤相分析

内蒙古是我国非常重要的后备煤炭资源基地,煤层大多聚集在白垩纪断陷盆地中,其中,五间房含煤盆地煤炭资源丰富。通过对该盆地东南部3个钻孔57件煤样的煤岩学和煤化学分析,探讨了煤层的煤质特征、煤相类型及其演化规律。研究结果表明:本区煤层以低—中高灰、高挥发分产率和低—特低硫为特征;具有较高的镜/惰比和结构保存指数;煤相类型主要为潮湿森林沼泽相,自下而上,成煤泥炭沼泽覆水程度总体有所加深,上部泥炭沼泽具有水体逐渐加深的水进型特征,下部泥炭沼泽具有水体逐渐变浅的水退型特征。