构造煤与原生结构煤的孔隙结构及吸附性差异

基于晋城和焦作煤样的吸附实验,对比分析了构造煤与原生结构煤的孔隙结构、吸附能力差异及其影响因素。结果表明,与原生结构煤相比,构造煤低温液氮吸附两阶段的拐点相对提前,中值孔径显著偏小,总孔容、微孔-中孔范围内各孔径段孔容以及相应的孔比表面积均要大几到十几倍。构造煤平均孔容具有微孔≈小孔>中孔的特点,原生结构煤却呈中孔>小孔≈微孔的规律,但两类煤体分段孔比表面积比例却不存在实质性差别。同时,构造煤吸附能力显著强于相同煤级的原生结构煤,原因在于构造煤的吸附孔孔容及相应的孔比表面积显著较高。此外,构造动力对煤孔隙结构乃至煤吸附性的改造可能涉及与煤大分子结构相关的微孔层次,有关现象和机理值得进一步深入探讨。     

湖南新化地区煤变形变质与构造环境特征

采用煤质化验、XRD、SEM等测试手段,分析煤的化学组分、结构特征、显微构造等特征,结合古应力估算值、古温度和应变速率等结果,探讨了湖南新化地区煤变形变质特征与构造环境的关系。结果表明:煤样的d₀₀₂值为3.36~3.39 nm,受天龙山构造挤压的局部应力场及叠加岩浆构造热的作用,煤逐渐转变为隐晶质石墨,结晶颗粒是由细小的鳞片组成的集合体,粒径集中在50~250 nm;石墨3R型含量随着煤化程度升高,石墨晶体开始增加,Rh相的数量减少;构造变形环境属于低温低围压高应变速率的浅层脆性-韧脆性构造域;天龙山岩体提供了构造热源,侧向挤压应力使寒婆坳向斜煤大分子结构有序化,层面间距减小,形成隐晶质石墨。      

豫北煤田焦作、鹤壁、安阳矿区二1煤层优势断裂构造地球化学特征

对豫北煤田焦作、鹤壁和安阳矿区二１煤层的对比样（构造煤和原生结构煤）进行了显微镜和扫描电镜下观察、镜质组反射率测试、Ｘ射线衍射分析和化学分析等。研究结果表明,构造煤因发生了断裂构造地球化学作用,其化学成分、元素成分和煤分子结构与原生结构煤明显不同：构造煤的挥发分含量（％）比原生结构煤一般要小０．５５～３．４８,平均要小１．５９;构造煤和原生结构煤相比,碳含量（％）平均增加了３．１,氢含量（％）平均     

力化学作用与构造煤结构

本文应用力化学理论和煤结构分析方法,研究了煤的力化学作用类型、力化学能量来源及煤结构演化的影响因素,探讨了构造煤形成的力化学作用及其物理一化学动态机制,认为地质构造水平挤压应力是煤力化学作用的重要能量来源,煤体在挤压剪切作用下发生变形、破坏而形成构造煤,另一方面,力化学作用使煤分子结构发生缩聚、降解、芳构、异构和重排等化学变化。指出构造煤是力化学作用的产物,力化学缩聚和降解是构造煤演化的有效作用．构造煤是研究力化学作用机制的良好载体。     

变形煤的EPR结构演化及其构造地质意义

构造煤和高温高压实验变形煤的ＥＰＲ实验结果,充分显示了变形煤的ＥＰＲ参数具有随Ｒｏ,ｍａｘ的增大而呈现规律性演化的特征,在Ｒｏ,ｍａｘ〉４％以后煤结构演化机理向拼叠作用的转化在实验变形煤和构造煤中也有很好的体现。但是,变形煤Ｒｏ,ｍａｘ的增大除与温度和围压条件有关外,还深刻地受到定向压力或构造应力的影响,尤其是对镜质组反射率各向异性的增强、煤大分子结构有序畴及定向性的增大更具有极为重要的控制作用。     

华北南部构造煤纳米级孔隙结构演化特征及作用机理

构造煤是在构造应力作用下,煤体发生变形或破坏的一类煤,在世界主要产煤国家皆有分布。构造变形不同程度的改变着煤的大分子结构和化学成分,而且也影响到构造煤的纳米级孔隙结构(<10 0 nm ) ,它是煤层气的主要吸附空间。通过构造煤显微组分和镜质组油浸最大反射率的测定,采用液氮吸附法对不同变质变形环境、不同变形系列构造煤的纳米级孔隙分类、孔隙结构特征进行了深入系统的研究,并结合高分辨透射电子显微镜和X射线衍射对大分子结构和孔隙结构的分析,结果表明:不同类型构造煤纳米级孔径结构自然分类,可将孔径结构划分为过渡孔(15～10 0 nm )、微孔(5～15 nm )、亚微孔(2 .5～5 nm )和极微孔(<2 .5 nm ) 4类。低煤级变形变质环境中随着构造变形的增强,不同类型构造煤过渡孔孔容明显降低,微孔及其下孔径段孔容明显增多,可见亚微孔和极微孔,过渡孔的比表面积大幅度降低,而亚微孔的却增加得较快。从脆韧性变形煤至韧性变形煤,总孔体积、累积比表面积、N2 吸附量随着构造变形的增强,这些结构参数均迅速增加,但中值半径进一步下降。非均质结构煤孔隙参数与弱脆性变形煤相当。中、高煤级变形变质环境形成的各种类型构造煤与低煤级变质变形环境相比,孔隙参数的变化基本一致。但不同类型构造煤的变化又有所区别     

煤的显微构造及其储集性能

利用扫描电子显微镜研究煤中微米级构造变形,揭示了煤的显微构造变形现象,如裂隙、角砾、碎粒、糜棱质、滑移面等。这些显微构造直接影响着煤的储集性能,裂隙和角砾的发育增加了煤中的大孔和中孔,提高了有效孔隙率;碎粒和糜棱质增加了煤的比表面积和甲烷吸附量,同时也有充填孔隙、堵塞通道的作用。研究显微构造在理论上可为煤层气生、储、运机理研究提供微观依据;在应用上可成为煤层气资源评价和开采的指标之一。      

不同变质变形煤储层吸附/解吸特征及机理研究进展

不同变质变形煤储层包括低煤级、中煤级和高煤级变质变形环境中的脆性变形煤、韧性变形煤和过渡型变形煤,不同变质、变形程度和机制对煤层气的吸附/解吸影响较大。干燥煤和平衡水煤的甲烷吸附量随变质程度的增强呈现出不同的变化趋势,干燥煤呈横"S"形且易于解吸,而平衡水煤呈倒"U"字形且吸附/解吸强度皆低于干燥煤样,且解吸过程较干燥煤滞后。构造变形导致煤的大分子结构和纳米级孔隙发生不同程度的改变,进而影响气体的吸附/解吸能力,脆性变形主要增加煤的大、中孔,其基本结构单元堆砌度略有增大,甲烷吸附/解吸程度有所增强;韧性变形主要增加煤的微孔-超微孔,其基本结构单元堆砌度增加较快,煤层气吸附能力增强,降压时韧性变形煤比脆性变形煤具有较高的瞬时解吸速率。由此可见,不同变质变形环境中的煤储层吸附/解吸能力差异较大,这主要是由煤储层内部结构及其影响因素对其制约所决定的。     

显微组分大分子结构演化差异性及其动力学机制——研究进展与展望

显微组分物理化学性质是影响煤炭清洁高效利用和煤储层物性的重要因素,已经认识到决定显微组分性质的根本原因在于其大分子结构。为了揭示显微组分大分子结构演化特征及其控制因素,从显微组分大分子化学结构与物理结构、大分子结构演化的构造应力效应、煤变质全阶段大分子结构演化特征等方面,总结了国内外研究进展,分析了存在的不足。指出由于富镜质组煤的广泛分布和重要工业用途使之成为煤结构研究的主要对象,惰质组的研究则相对缺乏,阻碍了对煤特性的全面认识。提出“煤变质作用的热-应力条件决定显微组分结构演化、惰质组与镜质组大分子结构演化具有差异性”的研究思路,采用惰质组/镜质组高温高压模拟和热模拟实验并与自然序列变质-变形煤对比,研究显微组分结构演化特征及其控制因素。定量刻画显微组分大分子结构与温压条件的关系,揭示构造应力对显微组分化学结构和纳米孔隙结构的控制,确定煤变质全过程中惰质组大分子结构的演化路径,建立惰质组大分子动力学模型。上述研究成果将充实对煤微观结构演化及其控制因素的全面认识,为煤炭清洁高效利用和煤储层物性评价提供基础依据。      

邹庄构造煤不同脱矿程度的萃取特性与分析

为了探讨酸洗对煤质特性的影响,依次用不同浓度的盐酸溶液对邹庄构造煤进行预处理,用三氯甲烷溶剂进行分次取样的超声-微波萃取,对所得萃取物进行傅里叶变换红外光谱(FTIR)煤结构表征,柱色谱层析族组分荧光特性的研究。结果表明:随酸处理程度的增加,煤样脱灰率和萃取率依次升高;FTIR光谱吸收峰呈间隔性变化的趋势越来越明显;柱层析族组分中的饱和烃和芳香烃含量依次减少,沥青质依次增多,认为是构造动力作用加速了煤中高分子碳氢化合物(沥青质)的演化,促使其分子结构发生缩聚和芳构化;煤中萃取物最大荧光强度呈"U"型变化,芳香烃的荧光强度明显高于萃取物、非烃和沥青质,可能由分子量的大小所致。      

构造煤与原生结构煤的热解成烃特征研究

通过对平顶山、郑州和南票3大矿区石炭二叠纪含煤岩系中高煤级烟煤和无烟煤的热解成烃潜力分析,探讨了构造煤热解产烃潜力与原生结构煤的不同演化特征及其影响因素。结果表明,构造应力,尤其是剪切应力对煤大分子聚合物的侧链及官能团,具有一定的降解能力,促进了成烃的演化速率。      

张家口宣东矿辉绿岩床对煤层气赋存的影响

张家口宣东矿是一个高瓦斯矿井。为了查明矿井煤层气赋存规律及其变化原因,通过大量勘查钻孔及井巷揭露资料,深入研究了辉绿岩体侵入时代、产状特征及空间分布,分析了煤层煤质及煤层气变化规律,探讨了辉绿岩对煤层气的影响。结果表明:宣东矿辉绿岩以岩床形式侵入到侏罗纪下花园煤系中,导致本区异常古地热力场的形成,促使煤层发生区域热变质作用;煤的热演化变质作用是其发生二次生烃演化的直接原因,而这种生烃作用是影响本区煤层含气性的关键因素,它促进了煤层气的形成,且本区煤类及煤层气的分布特征与辉绿岩床的赋存特征很吻合;辉绿岩床形成良好的盖层,封闭了煤层气的逃逸通道,对煤层气的后期保护和富集提供了条件。      

河北南部石炭一二叠纪煤层气烃源岩特征

河北南部地区石炭一二叠系煤层煤种丰富,峰峰、邯郸矿区煤层的宏观煤岩类型以半亮煤和半暗煤为主;显微煤岩类型为微镜煤、微镜惰煤及微暗煤;煤的结构以细、中宽条带状结构为主,在半亮煤和半暗煤中最多;有机显微组分以镜质组最高,一般可占50％～91％,惰质组占10％～35％,壳质组含量一般不超过5％,对煤层气来说,这是比较有利的烃源条件：区内大淑村矿2煤的矿物质含量最低,其煤的吸附能力较其它矿区高;主煤层镜质组最大反射率具有北高南低的分布规律,揭示了煤的生烃强度具有由南向北逐渐增高的趋势。该区煤层气源岩不仅影响煤的生烃能力,还影响着煤层对甲烷的吸附能力和煤层气的开采能力。     

煤中低分子化合物生烃意义初探

从煤化学结构及成分分析发现，作为煤的成分之一的低分子化合物在煤中占有相当的比例，其成分特点及化学性质均显示出优越的生烃能力。通过进一步对煤中低分子化合物的来源及地质地球化学演化趋势分析，认为煤中低分子化合物对煤生烃能力存在重要影响，低分子化合物是重要的生烃母质之一。     

济阳-临清东部地区石炭-二叠系煤系烃源岩二次生烃研究

济阳-临清东部地区上古生界石炭-二叠系煤系源岩是油气勘探的另一个重要领域。根据研究区沉积地层构造演化分析,不同的构造演化决定了不同的埋藏史演化;研究表明,中生代期间及新生代期间石炭-二叠系煤系烃源岩存在“二次生烃”过程,石炭系煤系烃源岩是研究区的主力烃源岩,二叠系的次之;济阳坳陷累计生烃量大于临清东部地区的累计生烃量。     

Maturity Control on the Patterns of Hydrocarbon Regeneration from Coal

Rock-Eval pyrolysis and Py-GC experiments on naturally and artificially matured coal samples were carried out. The results suggest that both depolymerization and defuctionalization exist during the maturation and evolution of coal. The patterns of hydrocarbon regeneration are diverse at different stages of the maturation and evolution. When the vitrinite reflectance (R0) is 0.7%-0.9%, bitumen is the richest in coal while activation energy is the minimum, and the temperature of peak yield is lower than that of primary hydrocarbon generation. However, if reflectance is greater than 0.9%, defunctionalization predominates and the temperature of peak regeneration is shown in lagging compared with the primary hydrocarbon generation. When reflectance is out of the "oil window", the peak temperature of hydrocarbon regeneration and that of the primary hydrocarbon generation seems to be continuous.     

从显微煤岩学角度探讨六盘水地区龙潭煤系低煤级煤的生烃状况

摘 要　 从显微煤岩学角度探讨了贵州六盘水地区晚二叠世龙潭煤系煤的生烃状况。研究表 明‚树皮体和基质镜质体是研究区煤岩显微组成中主要的两种富氢组分‚“富镜质体 较富树 皮体” 是主采煤层典型的煤岩组合特征‚在成烃演化过程中‚富氢镜质体和树皮体对生烃作 出了主要贡献。渗出沥青体充填于镜质体微裂隙或细小孔洞以及丝质体胞腔中。这些微裂隙 和胞腔对煤成油的保存、富集和运移起到关键作用。显微组分间的这种配置关系为煤成油藏 的形成提供了非常有利的条件。六盘水地区具有形成煤成油藏的母质条件‚同时在煤层中具 有较好的保存富集以及运移条件‚如果存在有利的地质背景与之相配合‚研究区煤成油藏的 勘探开发工作将具有十分乐观的前景。     

神东矿区煤的煤岩特征及热解生烃潜力研究

通过系统研究神东矿区主要可采煤层的煤岩特征,以及神木煤的热解试验结果,探讨了不同煤岩组成的生烃性能。研究认为,神东煤有机质含量高;热解液态烃产率低,气态烃产率较高;镜质组含量与生烃潜量具有明显的正相关关系,煤中丰富的镜质组是主要的成烃母质。不同煤岩成分和类型的研究结果表明,亮型煤生烃性能最好,母质最优;暗型煤生烃性能及母质较差。      

煤排烃史系统动力学模拟

煤成烃研究的最新成果表明,反馈控制作用是影响煤排烃的一个重要因素。据此在常规排烃史模拟方法的基础上引入“系统论”和“系统动力学”的方法,建立了煤排烃史系统的系统动力学模型。模型包括古压力史、烃饱和度发育史和排烃量史等三个主要的子系统模型。该模型不仅较好地解决了煤排烃系统中存在的反馈控制作用问题, 而且较好地解决了系统中存在的参数的非线性特征问题。最后,将模型应用于辽河盆地东部坳陷荣兴屯地区煤排烃史研究,其结果表明,该区煤岩进入生、排烃高峰是在东营组三段沉积末以后,东营组一段沉积末以前,目前仍处于生、排烃高峰,且有近80%的油保留在深部地层中没有排出来。     

渤海湾盆地晚古生代煤系烃源岩及其生烃性评价

在对渤海湾盆地晚古生代煤系烃源岩特征进行研究的基础上,分别从烃源岩的主要生烃组分、有机质类型及生烃门限等方面对其生烃性进行了评价,认为太原组烃夺生烃性要好于山西组;渤海地晚古生代煤系烃源岩不但具有良好的生烃物质基础,较高的生烃能力和热成熟条件,而且具有良好的天然气勘探前景。