不同煤阶煤应力敏感特征及其控制机理

煤储层应力敏感降低储层渗透率,进而影响煤层气井产能,如何降低排采中的应力敏感性影响值得深入研究。为了弄清不同煤阶煤储层的应力敏感性特征及差异性,分别采集樊庄高煤阶煤、保德中煤阶煤和二连低煤阶褐煤的样品,系统开展加载和卸载过程中不同煤阶煤的应力敏感性实验,并对应力敏感的产生机理进行分析。结果表明,随煤阶的升高,煤样的应力敏感性逐渐增强,含明显裂缝的样品敏感性更强。加载有效应力10 MPa条件下,相比初始渗透率,二连低煤阶褐煤样品渗透率下降79.26%,卸载后不可逆渗透率损害率平均33.4%;保德中煤阶煤样渗透率下降79.4%,卸载后不可逆渗透率损害率平均51.4%;樊庄高煤阶煤样加载后渗透率下降92.33%,卸载后渗透率只能恢复30%左右。产生这种差异的机理主要是由于不同煤阶煤的物质组成、孔裂隙结构以及渗流通道不同造成的。低煤阶煤变质程度低,主要发育大、中孔隙,割理–裂隙不发育,为基质孔隙–喉道渗流,渗透率主要受连通喉道控制,应力加载时主要是大、中孔压缩变形严重,而尺度较小的喉道受压缩变形小,因而其应力敏感性相对弱;而高煤阶煤孔隙以微、小孔为主,镜质组含量高,割理–裂隙发育,控制其渗透性,应力加载时微、小孔难以被压缩,而裂隙抗变形能力弱,易发生韧性变形破坏或闭合,卸载后也难以恢复,表现出强应力敏感特征。考虑到高煤阶煤储层埋深更大、应力更高,因此其应力敏感性对产能伤害大,排采初期宜以较小强度进行,降低不可逆渗透率伤害,扩大压降范围;而低煤阶煤储层本身应力低、渗透率较高,应力敏感对产能影响相对较小,排水期可适当加快速度,提高排水效率。      

长英质富晶体火山岩成因——岩浆补给与晶粥再活化

火山是人类窥探深部岩浆系统的窗口。从全球范围来看,贫晶体富熔体的火山岩(尤其是玄武岩和流纹岩)大面积出露,而富晶体的长英质火山岩仅出露于破火山周围。长英质富晶体火山岩主要可分为两类：一类是成分和晶体含量均一的火山岩;另一类是成分和斑晶含量分带的火山岩。富晶体火山岩是冷储存晶粥接受岩浆反复补给后重熔、再活化,重新具备流动能力而喷发形成的,储库中先存物质的成分决定了再活化形成的富晶体火山岩的类型。富晶体火山岩的存在能够很好地解释岩浆储库具有较长的寿命而岩浆汇聚结晶的过程却是迅速的这种看似矛盾的现象。虽然近年来长英质富晶体火山岩的研究已经取得了明显的进展,但仍有许多问题亟待解决,如碎斑熔岩的成因,如何判别晶粥活化,晶粥再活化与火山喷发的关系,岩浆补给和晶粥活化的时间尺度等。对富晶体火山岩的进一步研究将有助于深入揭示熔体演化、运移、在浅部的聚集和喷发的机制,并可为建立更完善的长英质岩浆演化模型提供更多信息。     

煤层气排采非饱和流阶段煤粉–气泡耦合作用机理

揭示煤层气排采储层非饱和流阶段煤粉与气体相互作用机理,对制定排采制度和提高产气量具有重要意义。通过气泡–煤粉微观作用实验装置,系统开展了不同直径大小的气泡对不同粒度和密度煤粉的作用实验,分析了气泡对煤粉运移轨迹和速度的影响及捕获煤粉特征。结果表明,气泡产出能够影响煤粉的运移轨迹,甚至能够捕获煤粉;煤粉通过气泡时会产生3种运动类型：沿着气泡表面运移到气泡底部最后被捕获、沿着气泡表面运移到气泡底部最后脱落及接近气泡时被排斥而轨迹发生偏转。煤粉若被气泡捕捉,则运动速度呈现出减小–增大–减小的变化特征;若未被气泡捕获,速度呈现出减小–增大–减小–增大的变化特征。不同条件下气泡对煤粉的捕获效率高达64.38%～86.64%;在气泡表面最高点附近发生碰撞煤粉被捕获的概率最大,并且随着偏离角度的增大,气泡捕获效率均呈现出逐渐减小的趋势;在相同的碰撞位置下,气泡对煤粉的捕获效率随着煤粉密度、煤粉粒径的增大而减小,随着气泡直径的增大而增大。煤层气产气初期应根据储层的实际导流能力合理控制降压速率,若储层导流能力较强,应加大排采速率,增大气体解吸对煤粉的扰动和捕获作用,促使大量煤粉随地下水或气泡产出;若储层...     

酸雨淋溶下MICP固化铅污染土的淋滤特性研究

酸雨可与MICP矿化作用过程中生成的碳酸盐反应,破坏材料的结构强度,使被固定的重金属离子再次释放,但该技术在酸雨环境下的研究较少,耐酸腐蚀性尚不明确,因此对酸雨入渗作用下MICP固化重金属污染土的淋滤特性的研究具有现实意义。本文设计了pH值为3.5、4.5、5.6的3种典型的酸雨条件,用pH值为7.5的去离子水作对照,通过土柱淋滤的方法对MICP固化粉土进行了实验研究,分析不同酸雨pH值对MICP固化铅污染土样的强度、pH值、Pb²⁺、Ca²⁺淋出量及Pb²⁺赋存形态的影响。结果表明：随酸液pH值降低,MICP固化试样的强度降低,淋出液pH值降低,Pb²⁺、Ca²⁺淋出量增加,固化试样中可交换态的Pb²⁺增加,当pH值为5.6时,试样受酸雨影响较小,pH值降为3.5时,试样变化显著。     

塔里木盆地台盆区超深层热演化及对储层的影响

温度场是制约有效储层发育的关键因素之一,然而关于塔里木盆地超深层储层热演化及其对储层有效性的影响研究还很少。本文选取塔里木盆地台盆区近几年新钻井作为研究对象,通过实测等效镜质体反射率参数热史模拟揭示了台盆区显生宙时期以来的古热流演化史。台盆区大地热流从早古生代的45～65 mW/m²逐渐降至现今的32～45 mW/m²,仅局部地区在早二叠世受岩浆活动影响出现短暂的热流高峰,为46～62 mW/m²。在此基础上,结合沉积埋藏史明确了超深层碳酸盐岩储层古温度史和关键变革时期古温度平面分布特征,并对比分析了不同构造单元碳酸盐岩储层温度场差异演化特征及主控因素。奥陶系储层受控于大地热流和地层埋深影响,经历了早期缓慢升温和晚期快速升温的过程,除局部地区在早二叠世存在高异常外,塔里木盆地奥陶系储层在关键构造时期均表现出由中部向南北两侧降温的平面展布特征,与现今油气相态特征匹配。通过建立温度场与储层孔隙演化模式,深入讨论了台盆区有效储层发育的温度场条件。超深层碳酸盐岩储层的溶蚀-沉淀作用和油气相态与温压密切相关,温度不仅可以通过改善储...     

松辽盆地北部岩石热导率及其影响因素

本次研究采用瞬态平面源法对松辽盆地北部76个钻孔的263个岩心样品进行了岩石热导率测试。岩心的实测热导率集中在0.58~3.00 W/(m·K)之间, 平均为(1.77±0.64) W/(m·K); 泥岩、粉砂岩、砂岩、砾岩平均热导率分别为(1.30±0.39) W/(m·K)、(1.89±0.64) W/(m·K)、(1.91±0.37) W/(m·K)、(2.18±0.57) W/(m·K); 变质岩、火成岩平均热导率分别为(2.75±0.67) W/(m·K)、(2.70±0.45) W/(m·K)。碎屑岩和凝灰岩热导率整体上呈现出随着埋深和地层年龄的增加而增大的趋势, 而砾岩和变质岩变化趋势不明显。分析了压实成岩作用、砂岩的矿物含量和岩石的变质作用对岩石热导率造成的影响。通过饱水测量获得了原位热导率, 对岩心的原位导热系数进行了修正。最后建立了松辽盆地北部地层热导率柱, 可以为研究区的热流计算、深部地温场建模、盆地热史恢复等提供地层热导率约束。     

上黑龙江盆地前哨林场黑云母二长花岗岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及地质意义

上黑龙江盆地前哨林场位于兴蒙造山带东段额尔古纳微地块北缘, 北与西伯利亚古陆以蒙古—鄂霍次克缝合带相隔, 东以塔源—喜桂图断裂与兴安地块相邻。本文通过对上黑龙江盆地前哨林场黑云母二长花岗岩进行锆石U-Pb年龄、主微量及同位素地球化学系统研究, 为探讨早古生代额尔古纳微地块与相邻地块的碰撞机制提供理论依据。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测定技术, 获得研究区黑云母二长花岗岩结晶年龄为(458.4±2.4) Ma(MSWD=0.022), 确定了岩体形成时代为早古生代中—晚奥陶纪。岩石中锆石Hf同位素?Hf(t)值介于–4.64 ~ 1.84, 其测点大部分位于球粒陨石演化线之下, 两阶段模式年龄(tDM2)介于 715 ~ 1 126 Ma。地球化学显示岩石具有富硅、富铝、富碱等特征; 稀土配分曲线表现出轻稀土(LREE)相对富集, 重稀土(HREE)相对亏损的右倾特征, 且岩石相对富集大离子亲石元素Rb、K及高场强元素Th、U、Zr、Hf, 相对亏损大离子亲石元素Ba、Sr及高场强元素Nb、Ta、P、Ti。岩石成因类型判别图显示前哨林场黑云母二长花岗岩具A型花岗岩特征, 岩石Hf同位素及微量元素特征显示岩体岩浆来源于中—新元古代古老地壳的熔融, 且存在少许幔源物质及新增生地壳物质熔融的参与, 元素特征暗示岩石形成于额尔古纳地块与西伯利亚古陆碰撞后的伸展构造环境背景下。结合前人对额尔古纳地块早古生代花岗岩形成背景的研究, 认为额尔古纳地块北缘及东北缘早古生代花岗岩形成机制不同, 前者形成于额尔古纳地块与西伯利亚古陆及蒙古—图瓦地块碰撞、拼接后伸展背景下; 后者主要形成于额尔古纳与兴安地块碰撞伸展背景下。     

白云鄂博地区早前寒武纪基底岩浆作用和变质作用:锆石SHRIMP U-Pb定年和LA-MC-ICPMS Hf同位素分析

白云鄂博位于华北克拉通北缘,是阴山地块的重要组成部分。本文对该区变质基底的5个花岗质岩石样品进行了锆石SHRIMP U-Pb定年,获得了2.63Ga和1.89~2.20Ga的岩浆锆石年龄以及2.47~2.51Ga和1.86~1.94Ga的变质锆石年龄。新太古代早期片麻状英云闪长岩的岩浆锆石ε_Hf(t)值和t_DM2(CC)(Hf)年龄分别为3.57~8.36和2.59~2.88Ga,古元古代中晚期花岗质岩石的岩浆锆石ε_Hf(t)值和t_DM2(CC)(Hf)年龄分别为-17.20~8.58和2.11~3.70Ga。变质锆石与岩浆锆石具有类似的Hf同位素组成。结合前人研究成果,表明:白云鄂博地区存在新太古代早期到古元古代晚期岩浆作用;在每一岩浆作用过程中,地幔添加和壳内再循环都起了重要作用;白云鄂博地区变质基底经历了新太古代晚期-古元古代早期和古元古代晚期构造热事件;阴山地块与南侧孔兹岩带具有类似的早前寒武纪地质演化历史。     

树轮宽度记录的川西高原东北部地区7-9月平均温度变化

利用采自川西高原热基沟地区的云杉树木年轮样本,重建了川西高原东北部地区1506年以来79月平均温度变化,通过逐一剔除法证明了重建方程稳定可靠,重建方程对观测时段(1966 2010年)的方差解释量为52.0%。重建结果显示,在过去的505年中,极端高温年份为69年,极端低温年份为54年,且存在7个暖期时段(1511 1526年,1530 1548年,1577 1590年,1612 1659年,1677 1688年,1704 1784年和1998 2010年)和9个冷期时段(1549 1576年,1591 1611年,1689 1703年,1785 1828年,1836 1856年,1864 1899年,1902 1931年,1934 1951年和1962 1997年),其结果得到了研究区周围其他树轮资料重建的温度序列的验证。同时,采用经验模态分解(EMD)和小波分析方法对其进行周期信号检测,发现重建序列主要有2~5年,7~11年,12~26年,3~48年和120年左右的显著振荡周期。     

联合使用位模型和地形信息的陆区航空重力向下延拓方法

为了规避传统逆Poisson积分向下延拓解算过程的不适定性问题,借鉴导航定位中的"差分"概念,利用超高阶位模型直接计算海域航空重力测量向下延拓改正数的方法。本文在此基础上提出联合使用重力位模型和地形高数据,计算陆部航空重力向下延拓总改正数的改进方案,以飞行高度面与地面对应点的位模型差分信息表征总改正数的中长波分量,以相对应的局部地形改正差分修正量表征总改正数的中高频成分,从而实现航空重力数据点对点向地面的全频段延拓。在地形变化不同区域,联合使用EGM2008位模型、地面实测重力和高分辨率高程数据进行了实际数值计算和精度评估,验证了该方法的有效性。