红阳煤田徐往子煤层气开发评价

研究区位于辽宁省辽阳市规划区内,城市压煤已成现实,地下煤炭资源暂不能开采利用,但煤炭地下气化和煤层气资源开发利用不受城市建设的限制。因此对煤层气进行资源开发,具有现实的经济与环境意义     

煤层气地面与井下一体化抽采三维可视化管理系统关键技术

在对典型矿区不同储层条件下煤层气协调开发技术模式和地面与井下联合高效抽采技术分析总结的基础上,结合人工智能技术,实现了煤层气地面与井下一体化抽采三维可视化管理系统的智能化。根据煤层气地面与井下抽采系统中三维要素的不同特征,分别采用地面建筑物与抽采设备的3DMAX静态建模和基于钻孔数据的地质体动态建模。运用对原始数据进行解析控制插值算法的精度和视窗的消隐与裁剪等技术,实现了三维要素的多角度观察、放大、漫游、旋转、平移、叠加、剥离、透明和纹理处理等可视化功能。系统在晋城矿区寺河区块进行实际应用,取得了良好的效果。      

煤层气系统——一种非常规含油气系统

为了更加有效地预测煤层气分布,指出煤层气有利勘探区域,引入了含油气系统来研究煤层气。煤层气系统是由煤层和其中的煤层气及煤层气藏形成所必需的一切地质要素和作用所组成的天然系统,其中的地质要素包括煤层及其顶底板,作用是煤层气的生成、储集和保存等。煤层气系统的建立和研究,为煤层气的勘探和开发提供了一种新的思维方式和研究方法,以及一套煤层气勘探研究的程序和框架。      

试论煤层气藏概念与成藏要素

通过对前人煤层气藏概念的调研和对煤层气性质及成藏要素的研究, 认为: 煤层气藏是在压力封闭作用下, 吸附煤层气达到相当数量的煤岩体或煤层, 是煤层气聚集和煤层气勘探开发的基本地质单元。煤层气藏的成藏要素主要包括煤层条件、压力封闭和保存条件。煤层条件是煤层气藏形成的物质基础, 压力封闭是煤层气藏的必要条件, 保存条件是煤层气藏从形成到现今能够存在的前提。      

干扰环境下城市地下空间组合探测与全要素数据集

地下空间利用已成为解决城市发展空间问题的主要途径,地下空间精准探测是地下空间资源开发利用的基础,但城市强干扰环境下地下空间探测的原理、方法组合、采集的要素及数据应用等目前尚为难题。本数据集依托中国地质调查局陕西省重要城镇地质灾害风险评估（2013-2016）、关中-天水经济区综合地质调查（2016-2018）、西安多要素城市地质调查（2018-2021）、延安革命老区综合地质调查（2018-2021）4个项目,面向岩土体质量评价和城市地下空间资源评价与开发利用的需要,在常规物探、钻探和实验测试基础上,引入了随钻监测技术,开展了13个参数的测井,形成了地下空间组合探测方法,获取了岩土体质量和城市地下空间评价所需的全要素数据。本数据集分别来自陕西省秦巴山地山阳县城区、关中盆地西安市城区和黄土高原延安市城区,数据包含工程地质钻探、实验测试、多参数测井、随钻监测和地面物探5种数据类型,其中工程地质钻孔144个,实验测试样品672个,物探测井13类参数111个孔,随钻监测36个孔,地面物探4类方法5条剖面,共计968组数据,3 664个文件,格式包含jpg,xls,doc,mpj,dwg。该数据集可用于岩土体质量评价、城市三维地质全要素建模、地下空间资源评价、岩土体质量与物性参数耦合关系研究,以及城市地质科学研究。     

一种面向对象的三维地下空间矢量数据模型

针对地下空间的真三维连续特性以及建模过程的动态交互编辑与分析要求,提出了一种新的三维地下空间矢量数据模型。该模型采用面向对象思想对地下各种空间对象进行抽象描述;利用模型中的线段要素增强几何元素之间拓扑连接关系的维持,为地质体的切割和地下工程体的开挖等分析提供了算法上的便利;引入拓扑面更好地表达了地下空间对象之间的拓扑邻接关系。该模型在三维地下空间数据的存储管理、查询分析以及实时逼真绘制等方面都表现出较好的性能,适用于地下勘探工程的建模与分析。     

基于构造要素量化聚类分级的煤层气有利区预测

为优选煤层气构造要素富集区,精细划分开发尺度下构造控气有利区块,以沁水盆地西南部永乐南区块为例,细分构造表征要素,量化构造要素指标,提出趋势面迭代法表征不同程度构造变形、模糊聚类分级、以及要素二分进行煤层气构造有利区优选的方法。基于地震地质综合解释成果,从构造变形、断裂系统和埋深3个方面,对研究区2号和9+10号煤层进行构造要素定量表征,采用Q型聚类法对构造要素的表征指标进行定量分级,在此基础上,以影响煤层气富集、保存的构造地质规律为指导,采用要素二分法划分得到单要素控气有利和不利区,最终综合单要素控气有利区,得到构造影响下煤层气富集的最有利、较有利、较不利和不利四类区域,并通过煤田钻孔瓦斯含量数据得以验证。      

沁水盆地煤层气高渗富集区遥感研究

本文针对我国煤层气地质选区中,如何引进新技术、采用综合勘探策略、提高勘探效益、降低勘探成本这一问题,以我国煤层气最具开发潜力的沁水盆地(面积5万km2)为例,阐述了应用遥感技术研究地质构造特征,寻找地下煤层裂隙发育区,探测煤层气高渗富集区的工作程序、方法和效果。选区结果目前已得到十多个煤层气试验井的证实。     

地震非线性随机反演技术在煤层气储层厚度预测中的应用

对煤层气储层进行识别和预测是煤层气勘查工作的一个重要问题。常规的反演方法对储层厚度预测精度不高,不能很好满足实际需要。利用非线性随机反演方法,在充分利用地震资料的基础上,以钻井、测井等已知信息作为约束条件,同时,考虑地下介质的随机性,通过拾取目的层地震反射波振幅、频率、相位等信息,提高了储层预测的精度。该方法在沁水煤田榆社-武乡煤层气区块得到了良好的应用,与实际地质资料对比发现,预测精度与钻井揭露成果吻合率较高,预测的煤层气储层厚度的分布与地质规律吻合。      

基于统计方法评价沁水盆地南部煤层气开采对地下水环境的影响

针对沁水盆地煤层气开采对地下水环境的影响问题,基于统计学方法对采集的129件水样进行分析,系统评价了地下水与煤层气排采水之间的关系。Piper三线图对各含水层地下水和煤层气排采水水化学特征的分析表明,沁水盆地区域地下水常见离子以HCO₃^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺为主,煤层气排采水水化学类型以HCO₃^-、Cl^-、Na⁺为主,与地下水水化学类型差异大。箱式图结果表明：煤层气排采水中F^-平均质量浓度远高于区域地下水中的,可选取F^-作为煤层气排采水的示踪剂;沁水盆地未出现地下水F^-质量浓度大范围升高现象,仅柿庄区块南部水样（1027-4、1027-5）和郑庄区块（1030-3）东南部水样地下水出现高F^-质量浓度。通过聚类分析评价地下水和煤层气排采水之间的F^-质量浓度关系,结果显示：柿庄区块南部煤层气排采水F^-质量浓度与Na⁺、HCO₃^-、Fe³⁺质量浓度相关性好,水样1027-4同时出现Na⁺、HCO₃^-、Fe³⁺偏高现象;郑庄区块东南部煤层气排采水F^-与NO₃^-质量浓度相关性好,但1030-3未出现NO₃^-质量浓度偏高现象。结果表明：沁水盆地煤层气开采未造成大范围地下水污染,但柿庄区块南部局部地区浅层地下水混入煤层气排采水。     

地质勘查阶段查明瓦斯突出三要素的途径与方法

矿井瓦斯突出的三要素是煤体结构、瓦斯含量和瓦斯压力。煤及煤层气地面勘查阶段可以获取煤体结构描述、煤层（总）气含量、甲烷含量、煤层气自然解吸速率和衰减系数、煤层压力、地应力、煤层渗透率等参数。地面钻孔与煤矿井下测取这些参数的方法和原理虽然存在差异,但这些参数都是煤层原地物性特征的反映,故应该利用地面钻孔的实测数据和资料,广泛收录、整理对预测瓦斯突出有益的信息。建议在地质勘查阶段查明瓦斯突出三要素,将预防瓦斯灾害工作从地质勘查的源头做起。     

多相介质煤岩体力学实验研究

基于自然煤样,水饱和煤样和气,水饱和煤样的三轴对比力学实验得出;自然煤样的弹性模量,抗压强度和体积压缩系数大于饱和水煤样的,饱和水煤样的又大于气,水饱和煤样的,而泊松比则正好相反;平行层理方向的应变大于垂直层理方向的应变;煤吸附气,水介质后,体积发生膨胀,煤体强度和机械能降低,指出了在地面开发煤层气过程中,随着气,水介质的排出,煤基质发生收缩,煤体强度提高,泊松比减少。上覆重力在煤储层水平方向的分量降低,煤储层渗透率得到改善。     

抚顺矿区煤层气开发的几点认识

通过对抚顺煤田煤层气赋存条件的研究,认为抚顺煤田存在封闭性良好的构造条件,有利于煤层气保存的巨厚盖层,较厚的煤层与适中的煤变质程度,以及有利于煤层气开发的较高含气量与较大的煤层渗透率。在考虑抚顺矿区是老矿区的具体情况下,对地面钻井开采煤层气的布井与施工提出了几点认识。     

阜新煤田东梁区沙海组煤成气成藏条件分析

阜新煤田东梁区沙海组赋存有可观的煤成气资源（煤层气和砂体气）。通过对气源岩的生气能力、储集岩的储气能力、盖层的圈闭条件研究，认为沙海组煤成气具有良好的成藏条件。     

韩城矿区煤层气开发潜力评价

韩城矿区煤层气工作是伴随着我国煤层气研究。开发同步进行的，1995年在该区施工的韩试一井经过多年排采试验，获得了大量基础资料，通过分析这些资料认为，韩城矿区煤层气的开发潜力巨大，是陕西省煤层气开发利用的重点区域。     

矿井瓦斯涌出量影响因素分析

矿井瓦斯涌出量是受多因素综合影响的参数.地质构造、煤化作用、煤层厚度变化以及煤体结构均影响着瓦斯的涌出.矿井地质构造是控制瓦斯涌出的主导地质因素.其主要类型、规模、性质、疏密程度、排列组合以及构造部位等差异,对瓦斯涌出有不同程度的影响.在煤化作用过程中,瓦斯小断产生,而煤层瓦斯的伴生量直接依赖于煤化变质程度,故变质程度越高,产生的瓦斯量就越多.     

利用Q型聚类分析研究鄂尔多斯盆地多种能源矿产间的关系

为揭示鄂尔多斯盆地多种能源矿产间的关系,根据盆地石油、油气伴生水以及煤、煤层夹矸、铀矿及围岩样品的氯仿沥青中57种元素的分析结果,进行了Q型聚类分析。结果表明：侏罗系下统延安组石油、侏罗系中统直罗组石油与三叠系延长组石油有相近的成因特征;三叠系延长组石油沥青、三叠系延长组含油砂岩沥青与侏罗系中统直罗组石油沥青具有类似的成因特征;神木侏罗系下统延安组煤沥青、东胜侏罗系中统直罗组煤沥青、铜川陈家山侏罗系下统延安组煤层石油以及铜川陈家山侏罗系下统延安组煤沥青成因特征相近;铜川陈家山侏罗系下统延安组煤层石油沥青可能与准格尔黑岱沟石炭二叠系煤沥青具有成因上的联系;侏罗系下统延安组石油沥青与放射性铀矿的形成具有密切关系;天然气的物质来源复杂,且与石油和煤的进一步演化有一定关系。鄂尔多斯盆地多种能源矿产成因较复杂、相互问关系密切,且具有多源性成藏（矿）特征。     

煤层顶板次生离层水体透水机理及防治技术

为了研究以煤层顶板弱富水含水层为直接充水水源的顶板透水机理,并探索防治方法,以宁夏宁东煤田红柳煤矿1121工作面开采期间发生的4次大规模透水为切入点,通过理论分析、数值模拟并结合井下钻探等工程技术手段,得出该工作面透水是由煤层开采后顶板岩移形成的次生离层水体引发,提出了煤层顶板覆岩中隔水关键层是造成次生离层水体透水的必要条件;研究了隔水关键层位置、尺寸及其水理性质对次生离层水体周期性透水的控制作用;确定了临界隔水关键层厚度为18 m,并提出了次生离层水体致灾前疏放的最佳时机为次生离层水体形成且周期垮落前,最佳位置垂向上为煤层A主隔水关键层顶板,平面上位于下顺槽距煤帮1/6~1/3工作面斜长范围。      

煤层甲烷碳同位素在煤层气勘探中的地质意义--以沁水盆地为例

根据沁水煤层气甲烷碳同位素的组成与分布特征,从煤层甲烷碳同位素在煤层气解吸-扩散-运移中的分馏效应,结合水文地质条件和构造条件,讨论了煤层甲烷碳同位素在煤层气勘探中的地质意义,认为沁水煤层气δ13C₁值不仅总体上较高,而且随埋深增大而增高,说明沁水煤层气存在因煤层抬升而卸压所导致的煤层气解吸-扩散-运移效应,从而形成了该区甲烷碳同位素在平面上的分带现象。     

煤矿井下硬煤层顺层长钻孔分段压裂强化瓦斯抽采技术及应用

针对硬煤层瓦斯抽采衰减快,抽采周期长、效率低等问题,提出了中硬煤层顺层长钻孔分段压裂增加煤层透气性瓦斯强化抽采技术。以陕西彬长矿区4号煤层为研究对象,在实验室采用SEM高分辨率电子显微镜对比分析了水力压裂前后煤体微观孔隙结构变化特征;利用Abaqus软件模拟了封隔器受力特征及钻孔的稳定性;在彬长矿区大佛寺煤矿井下4号煤层进行水力压裂工业性试验。结果表明：煤层在加载压力15 MPa,保压48 h,煤体的孔隙、裂隙数量增多,孔径尺寸增大,且连通性增强,裂隙间的连通性明显提升。压裂过程中,封隔器同时受到内压和外压载荷产生膨胀变形,内压15 MPa、外压10 MPa时,可保持硬煤钻孔结构完整同时,产生最大的封隔摩擦力。工程试验完成3个顺煤层定向长钻孔分段压裂施工,孔深540～568 m,每孔分8段压裂,单孔注液量910～1 154 m³,累计注液量3 011 m3;压裂后,利用孔内瞬变电磁测试确定压裂影响半径34～46 m。压裂钻孔平均瓦斯抽采纯量0.72～1.73 m³/min,平均抽采瓦斯体积分数42.60%～67.48%;对比试验区常规钻孔,瓦...