庆阳—黄陵地区煤层气富集规律及目标优选

庆阳—黄陵地区是鄂尔多斯盆地重要的低煤阶含煤区,是近几年煤层气勘探的热点地区之一。但该区煤层气钻探效果并不理想,急切需要认清该地区煤层气富集规律,以便有效指导煤层气的勘探开发。通过对该区煤层的展布特征、沉积环境、煤岩煤质特征、物性特征及含气性等进行综合分析,查明该区煤岩演化程度低,煤层厚5～30m,大部分地区煤层埋深小于1500m且分布稳定,延9煤层为该区的主力煤层,煤岩类型主要为半亮煤和半暗煤,煤岩煤质特征好,孔隙度、渗透率较高,灰分含量低,具有较高的煤层气勘探潜力。钻井资料揭示该区煤层含气性变化大,含气量介于0～8m³/t之间。进一步分析构造和沉积作用对煤层气富集的影响,提出了煤层气保存条件好、含气量高、勘探潜力大的四个有利目标区。     

庆阳—黄陵地区煤层气富集规律及目标优选

庆阳—黄陵地区是鄂尔多斯盆地重要的低煤阶含煤区,是近几年煤层气勘探的热点地区之一。但该区煤层气钻探效果并不理想,急切需要认清该地区煤层气富集规律,以便有效指导煤层气的勘探开发。通过对该区煤层的展布特征、沉积环境、煤岩煤质特征、物性特征及含气性等进行综合分析,查明该区煤岩演化程度低,煤层厚5～30m,大部分地区煤层埋深小于1500m且分布稳定,延9煤层为该区的主力煤层,煤岩类型主要为半亮煤和半暗煤,煤岩煤质特征好,孔隙度、渗透率较高,灰分含量低,具有较高的煤层气勘探潜力。钻井资料揭示该区煤层含气性变化大,含气量介于0～8m~3/t之间。进一步分析构造和沉积作用对煤层气富集的影响,提出了煤层气保存条件好、含气量高、勘探潜力大的四个有利目标区。     

庆阳—黄陵地区煤层气富集规律及目标优选

庆阳—黄陵地区是鄂尔多斯盆地重要的低煤阶含煤区,是近几年煤层气勘探的热点地区之一。但该区煤层气钻探效果并不理想,急切需要认清该地区煤层气富集规律,以便有效指导煤层气的勘探开发。通过对该区煤层的展布特征、沉积环境、煤岩煤质特征、物性特征及含气性等进行综合分析,查明该区煤岩演化程度低,煤层厚5～30m,大部分地区煤层埋深小于1500m且分布稳定,延9煤层为该区的主力煤层,煤岩类型主要为半亮煤和半暗煤,煤岩煤质特征好,孔隙度、渗透率较高,灰分含量低,具有较高的煤层气勘探潜力。钻井资料揭示该区煤层含气性变化大,含气量介于0～8m~3/t之间。进一步分析构造和沉积作用对煤层气富集的影响,提出了煤层气保存条件好、含气量高、勘探潜力大的四个有利目标区。     

黔西地区煤层气储层物性研究

煤储层的发育与展布特征、煤的宏观和微观煤岩类型、煤的变质程度、煤质特征等因素直接或间接地影响着煤层气资源的开发前景。探讨研究区内煤储层物性特征,主要对研究区煤系发育特征,可采煤层厚度,煤的变质特征方面入手研究,对有效评价研究区煤层气资源及优选出研究区内煤层气勘探开发的有利区块,均具有重要的实际意义。     

基于测井参数宏观煤岩类型预测及三维地质建模

为实现定量判别宏观煤岩类型分布特征,依据煤层气参数井煤岩描述结果,利用不同宏观煤岩类型在测井响应特征的差异性,建立宏观煤岩类型指数(HMLZ)。通过该判别方法完成SZB区块30口井宏观煤岩类型定量识别及验证,进一步采用随机建模方法实现宏观煤岩类型空间分布特征的三维可视化。结果表明HMLZ>20.0为光亮煤;10.0相似文献   

基于测井参数宏观煤岩类型预测及三维地质建模

为实现定量判别宏观煤岩类型分布特征,依据煤层气参数井煤岩描述结果,利用不同宏观煤岩类型在测井响应特征的差异性,建立宏观煤岩类型指数(HMLZ)。通过该判别方法完成SZB区块30口井宏观煤岩类型定量识别及验证,进一步采用随机建模方法实现宏观煤岩类型空间分布特征的三维可视化。结果表明HMLZ>20.0为光亮煤;10.0相似文献   

煤岩类型对煤储层吸附/解吸特征影响及实践意义

宏观煤岩类型差异是影响煤层气吸附/解吸特征及煤层气井产能的重要因素之一。针对保德区块BX-2井8+9号煤4种不同宏观煤岩类型样品,开展工业分析、显微组分、润湿性及等温吸附/解吸实验研究,探讨了煤岩类型对煤层气吸附/解吸特征的影响及其机制。结果表明:暗淡煤、半暗煤、半亮煤和光亮煤的镜质组含量逐渐增大,水分和灰分含量逐渐降低,亲水性逐渐减弱,Langmuir体积逐渐增大;光亮煤和半亮煤具有更强的吸附能力,同时具有更高的启动压力、转折压力和敏感压力,解吸过程中对应的有效阶段区间宽度更大,更有利于煤层气开发。宏观煤岩类型对吸附/解吸特征的影响机制主要体现在不同煤岩类型煤组分和润湿性的差异。基于宏观煤岩类型分层厚度占比参数,对BX-2井解吸特征参数进行了加权平均计算,并将该井煤层气解吸阶段划分为缓慢解吸、快速解吸和敏感解吸3个阶段,将排采阶段划分为排水降压、不稳定产气、稳定产气和产气衰减4个阶段。排水降压阶段应控制排水速度,减少应力敏感效应对渗透性的伤害;不稳定产气阶段应适当控制套压,尽量扩大解吸半径;稳定产气和产气衰减阶段应适当增大生产压差,利用解吸效率高的优势延长产气高峰期和稳产期。      

煤相分析在煤储层评价中的应用

煤储层研究的重要内容是孔裂隙系统发育特征、渗透性及其空间不均一性特征。煤储层的孔裂隙特征决定煤储层的渗透性,而煤储层的孔裂隙特征主要取决于煤岩成分和煤级。对一个特定的煤层气田而言,煤级变化不大或者规律明显。煤岩成分往往成为控制煤储层渗透率分布不均性的主导因素。煤岩成分,包括有机显微组分和矿物质均受控于煤相。可以通过系统的煤相分析认识煤储层中煤岩成分、结构、层序等的空间展布特征,为科学预测煤储层的渗透率莫定基础。煤相分析在注重横向变化的同时,更强调垂向层序分析。     

中–高煤级煤岩孔隙发育特征

煤层气的吸附、解吸、扩散、运移与煤储层孔隙发育情况密切相关,煤岩孔隙特征实验研究至关重要。离心法获取煤样毛管压力资料快速简便,无毒无害,通过离心取代常规压汞来表征并划分中-高煤级煤岩孔隙结构类型,将二者实验结果进行对比,同时结合扫描电镜实验探究孔隙发育成因。结果表明:依据煤级高低可将煤岩孔隙结构划分为3类,从类型Ⅰ到类型Ⅲ,孔隙发育情况由大-中孔向微-小孔过渡,气体储运模式由吸附扩散向游离渗流过渡;离心与压汞在表征煤岩孔隙发育特征上具有一致性;不同种类的煤孔隙成因导致煤层气在各类煤储层中的储运方式存在差异。      

平顶山煤田煤储层物性特征与煤层气有利区预测

通过对平顶山煤田采集煤样的煤质、煤岩显微组分、煤相、煤岩显微裂隙分析, 低温氮比表面及孔隙结构和压汞孔隙结构测试, 研究了该区的煤层气赋存地质条件、煤层气生气地质条件和煤储层物性特征.并采用基于GIS的多层次模糊数学评价方法计算了该区的煤层气资源量, 预测了煤层气资源分布的有利区.研究结果表明, 该区煤层气总资源量为786.8×108m3, 煤层气资源丰度平均为1.05×108m3/km2, 具有很好的煤层气资源开发潜力.其中, 位于煤田中部的八矿深部预测区和十矿深部预测区周边地区, 煤层累计有效厚度大, 煤层气资源丰度高, 煤层埋深适中, 同时由于该受挤压构造应力影响, 煤储层孔裂隙系统发育、渗透性高, 是该区煤层气勘探、开发的最有利目标区.      

深部硬煤掘进工作面煤与瓦斯突出机制探讨

为深入探讨硬煤的煤与瓦斯突出机制,对深部硬煤掘进工作面煤与瓦斯突出的相关理论和模型试验进行研究。根据断裂力学、岩石力学及煤与瓦斯突出有关理论,提出深部开采过程中硬煤掘进工作面薄板理论假设,并将该理论应用于深部硬煤掘进工作面煤与瓦斯突出模拟试验研究。对硬煤掘进工作面薄板理论分析,认为工作面尺寸、煤的弹性模量、围岩侧压系数、瓦斯压力等因素对硬煤掘进工作面突出具有较大影响。试验结果表明,在围岩应力、煤的坚固性系数较大的情况下,硬煤突出临界条件主要受围岩应力、煤的弹性模量、围岩侧压系数及工作面尺寸等因素影响,而受瓦斯压力影响相对较小;在围岩应力、试样的坚固性系数较大且煤的弹性模量和侧压系数稳定不变的情况下,发生突出的临界轴向应力随模拟工作面尺寸增大而近似呈线性减小。试验结论基本符合本硬煤突出薄板模型理论公式,在一定程度上验证了硬煤掘进工作面煤薄板模型理论及硬煤掘进工作面突出机制假设。     

煤层水压致裂后煤岩应力解析

水压致裂后煤岩应力分布规律对水压致裂防冲效果起关键性作用。采用理论研究方法得出高压注水压致裂后及卸水后水区和气区的孔隙、瓦斯压力和煤体应力解析解。结果表明,致裂后水区孔隙压力沿径向变化不大,与注水压力接近;气区瓦斯压力沿径向呈递减趋势;在水区外围一定范围内形成瓦斯压力升高区;水区煤体环向应力将会减小,直到变为拉应力;气区煤体径向应力沿径向递减。卸水后水区孔隙压力、煤体径向应力沿径向呈递增趋势;气区煤体径向应力沿径向呈递增趋势,趋近于原始煤体应力;气区煤体环向应力沿径向呈递减趋势;气区孔隙压力沿径向呈递减趋势。这为煤层水压致裂预防冲击地压提供理论基础。      

舒兰煤田水曲柳区煤层气分布规律及利用方向浅析

舒兰煤田水曲柳区煤层气在平面上富气中心分布与富煤中心一致。该区煤层气属特低丰度、中等埋深的小型煤气田。适宜井下瓦斯抽采。可在建井后,在瓦斯富集部位煤层底板岩巷中,采用钻孔抽采方式,可回收近1.8亿m3煤层气,不但提高了资源的利用率,还将减少环境污染,提高了煤矿生产安全度,具有显著的经济意义和社会效益。     

煤中游离甲烷气含量的模拟试验

煤储层具有大量的裂隙和孔隙,这些孔容为游离气的储集提供了必要条件;而煤中游离气含量对煤层气藏的开发影响较大。通过对不同粒径煤粉的游离气含量模拟试验,实测了不同粒径煤粉在吸附甲烷12 h后排出的气量,并计算出其中吸附气量和游离气量的大小,分析了煤层裂隙和孔隙中游离气的含量。研究认为:煤破碎过程中,煤中裂隙和孔隙的破坏使煤层表面裸露,减少了煤中游离气的储集空间,游离气含量也随之减少;对于不同粒径的煤粉,其游离气含量占总气量的6.3%~17.3%,且煤粉粒径越大,游离气含量越多。      

煤系正断层带影响下的煤层瓦斯赋存规律

渭北煤田多变形运动期和多组构造叠加孕育出的煤系断层带对煤层瓦斯赋存产生重要影响。采用地质分析、COMSOL Multiphysics多物理场数值模拟和现场数据监测相结合的方法,分析煤系正断层带的应力分布特征及断层之间相互作用关系,研究煤系正断层带影响下的煤层渗透率变化特征,模拟正断层带形成后的瓦斯运移状态和浓度分布情况,基于瓦斯含量和瓦斯涌出量监测结果进一步分析得到煤层瓦斯赋存规律。研究结果表明:煤系断层带的应力集中主要分布在煤层断层面上,应力降产生在岩层、煤层及各断层面交汇点处;煤系断层带影响区域的煤层渗透率由大到小依次为:断层面、区域平均值、断层上盘、断层下盘;随模拟时间增加,煤层瓦斯浓度逐渐减小,煤系正断层带内部地堑、地垒、阶梯状断层瓦斯浓度降低速率略大于两侧边界断块,瓦斯在断层断块内部及正断层带外侧边界表现出明显的积聚特性;煤系正断层带内部瓦斯含量和回采期间回风流瓦斯体积分数平均值分别为2.592 1 m3/t、0.224 0%,断层带外部边界两侧平均值分别为4.480 2 m3/t、0.454 9%,表明煤系正断层带两侧形成新的瓦斯富集区域。      

煤地质学研究进展与前沿

煤地质学是以煤的形成、组成、煤系伴生矿产、煤层瓦斯和煤层气为主要研究内容的地质学分支。近年来随着我国和世界对煤炭资源安全开采、洁净利用的要求逐渐提高,煤及煤层气资源的勘探与开发,煤地质学的研究重点也在逐渐发生变化。通过分析2011-2015年《国际煤地质学》杂志发表的717篇学术论文,总结了近期煤地质学最新的研究热点与前沿。研究发现:煤层气资源评价以及与煤层气开发关系最为紧密的煤储层物性研究是各国煤地质科技工作者最为关注的热点;煤中的矿物质和元素地球化学一直为人们所重视;与煤的形成、开采和利用相关的煤岩学及有机地球化学,煤的自燃、燃烧与环境,沉积环境与煤炭演化,地理信息系统与矿区环境监测,矿井瓦斯,矿井构造,矿井水和煤的热解等方面的研究一直在持续开展;页岩气资源评价与开发越来越受到人们重视。      

Effect of bedding structural diversity of coal on permeability evolution and gas disasters control with coal mining

Bedding structure has affected gas flow in coal seam greatly, which also controls gas permeation direction and gas extraction results, and finally it has tremendous influence on prevention and control of gas disaster accidents. Combined with engineering practice of gas disaster prevention and control in China, in this paper, permeability evolution of nature coal in different bedding directions in the condition of loading is studied, and the results showed that in three directions of bedding fractures, permeability of coal which is parallel to bedding planes is the highest; it would be much easier for gas percolation along the bedding planes than other directions. In the unloading process, tension–shear destruction appears in coal sample which is oblique to bedding along the bedding planes, with a sudden increase in permeability. It is difficult for the crack damage from loading process to recover in unloading process, that is, permeability of unloading isn’t just a simple reverse process of loading. Combined with the permeability evolution of the three coal samples in the whole process, three permeability evolution models which include elasticity, plasticity and fracture are proposed. Based on the experimental results, gas extraction using boreholes along coal seam and through coal seam is compared during depressurized mining. Due to the bedding structure of coal seam, a large area of fracture network of “boreholes–bedding fractures” is formed among boreholes through coal seam and bedding structure, which makes the good effect of gas extraction using boreholes through coal seam. Research results will be of important guiding significance for choosing the best gas extraction scheme, layout of setting parameters of drilling boreholes and gas disaster prevention in the underground coal mine.     

煤型气储层的测井评价技术

为了科学选取煤型气勘探与开发的测井方法,完善煤型气储层的测井评价技术,在大量调研基础上,通过对煤型气产出机理及影响因素的再认识,经过分析比较煤层气与煤成气两类煤型气储层的差异,并分别研究两类储层的测井探测技术,进而分析煤型气储层的测井评价内容及技术要求,提出了煤型气储层测井评价技术的优选方案:综合分析具体研究区块储层特征,对煤层气储层选择相应测井方法识别煤层,对煤成气储层选择相应测井方法识别渗透性砂岩,再计算储层参数,开展产能评价和储量计算。研究表明,常规测井是定性识别煤型气储层的有效方法,优选出的煤层气和煤成气测井评价技术可以很好地完成煤型气的定量评价。      

煤与瓦斯突出机理研究现状及分析

对现有的煤与瓦斯突出机理研究成果进行了评述;阐述了煤与瓦斯突出机理的研究思路与方法及其历史发展过程和研究现状;分析了这些研究成果的不足之处,提出了煤与瓦斯突出机理的研究方向。研究表明,煤与瓦斯突出机理已经从单因素向多因素发展,综合作用假说得到了普遍认可,这为防突工作提供了理论依据。认为,煤与瓦斯突出准备机理、失稳与平衡机理、发展机理、传播机理和煤与瓦斯突出带分布规律研究是煤与瓦斯突出机理需要深入研究的方向。      

红山煤矿石门揭突出煤层综合防突技术

煤矿井下石门揭煤诱发的煤与瓦斯突出是一种十分复杂的矿井地质动力灾害,严重威胁着煤矿安全高效生产。选取辽宁红山煤矿为工程背景,运用FLAC3D模拟分析矿井南翼瓦斯突出危险区石门揭12煤过程中围岩力学响应特征,揭示石门揭煤突出机理,提出瓦斯预抽措施配以改进金属骨架的综合防突技术方案。研究结果表明:石门揭12煤期间,工作面超前支承压力随石门掘进动态前移,距煤层6 m范围内,工作面前方围岩掘进扰动强烈,煤体出现明显应力集中现象,垂直应力为15~19 MPa,已超过煤体强度。同时,石门工作面围岩变形量急剧增大,顶板下沉位移为15~92.22 cm,煤体弹性变形能积聚;工作面围岩塑性区范围也迅速扩展,在石门中线垂直剖面上的面积为10~50 m2,裂纹贯通形成碎煤射流通道。综合模拟结果可知,石门揭12煤过程中煤体承载较高集中应力和瓦斯压力,且储存大量弹性变形能,极易诱发突出。基于此,在传统瓦斯预抽防突措施的基础上,对现有金属骨架防突技术进行改进,使其同时具备瓦斯预抽、煤体固化和超前支护的综合防突作用,并通过现场应用取得了良好效果,为类似条件石门揭煤防突研究提供重要借鉴和参考。