有关煤成烃的基本认识

在煤化作用过程中,煤岩组分产出气相和液相物质的同时,固相煤岩组分本身也遭受改造。现今的固相煤岩组分与已产出的气相和液捐物质都是它们共有“前身”演化的“产物”,所以只根据固相煤岩组分的生烃潜能作为评价油气资源的依据还不够理想。煤在短时间高温条件下的热演化,与煤在漫长地质时期、低温条件下自然煤化作用过程中的热化有本质差异,用热解实验方法研究煤成烃尚存在一定问题。煤层内的气处在吸附一解吸和运移的动态平衡状态,决定煤层含气的主导因素是煤层的储气和运移条件,生烃潜能不起主导作用。     

煤层显微煤岩类型与裂隙分布的关系

综合利用显微地层学和统计学方法,以河东煤田中北部8#煤层为例,研究了煤层显微煤岩类型与煤层裂隙分布的关系。结果表明,裂隙在不同显微煤岩类型煤体中的分布存在较大的差异,同时裂隙分布的位置与显微煤岩类型的组合序列有关。其结果对煤层气资源评价和煤层渗透性预测具有重要的指导意义。      

八仙口地区煤中铀特征及成因分析

近几年,在吐鲁番盆地十红滩铀矿床西部八仙口地区,不仅发现砂岩型铀矿,同时发现一定规模的煤岩型铀矿。从成矿背景、构造、地质特征,煤层、煤质,煤岩型铀矿体特征等方面进行研究,并对煤岩型铀矿成因进行分析。研究认为,该区煤岩型铀矿化主要与沉积相变化、潜水氧化作用、煤层中有机质煤化过程中产生的还原气体及煤的变质程度有关。煤岩型铀矿化多产于砂岩型铀矿化上部偏南位置,比砂岩型铀矿化更靠近蚀源区。研究对提高该地区煤岩型铀矿特征和铀成矿规律认识具有一定意义,为该区后期砂岩型铀矿找矿提供了重要线索,对扩大外围找矿工作具较好的利用价值。     

甜水河勘查区富油煤煤岩煤质及成煤环境

为提升国内油气自主保障能力,实现煤炭清洁高效利用,以大量煤田地质勘探和煤质分析资料为基础,对宁东煤田甜水河勘查区富油煤的煤岩煤质进行系统研究,结合煤层显微组分、硫分、煤灰成分对研究区富油煤成煤环境进行探讨。结果表明,甜水河勘查区各煤层焦油产率8.63%～9.87%,整体富油性较好,以富油煤为主。有机显微组分以镜质组为主,惰质组次之,壳质组少量,为中水分、低灰-中灰、中高挥发分、低硫-中低硫、中等煤化程度烟煤。研究区各煤层形成于温暖潮湿的古气候条件,成煤时水动力条件较弱、覆水较深,泥炭沼泽还原性较强。     

采动煤岩渗透率演化模型及数值模拟

为描述采动煤岩渗透率演化过程,引入强度退化指数,基于Hoek-Brown强度准则,建立了考虑围压影响的煤岩应变软化力学本构模型。给出了体积应变和渗透率的关系方程,结合应变软化模型建立了采动煤岩渗透率演化模型,并在FLAC下予以实现。通过数值模拟研究了不同围压下圆柱岩样的峰后应变软化力学行为和某煤矿工作面开采过程中煤岩的渗透率演化过程,结果表明：（1）该模型能较好地反映围压对煤岩峰后应变软化行为的影响;（2）随着工作面推进,越来越多的煤岩单元破坏,渗透率也不断增长,逐渐成为瓦斯等流体运移的主要通道。（3）模型能再现采动煤岩渗透率演化的动态过程,从而为煤与瓦斯共采、煤层瓦斯抽放和瓦斯灾害防治提供指导。     

煤岩动静力学参数关系试验研究

煤岩的动、静力学参数关系的试验研究,对研究煤岩的位移和变形特征及工程支护设计具有重要意义。将取自新河煤矿3煤的煤样加工成Φ50 mm×100 mm的圆柱体标准试件;采用500 kHz频率的纵横波换能器分别进行纵横波速度测试;在MTS815.03电液伺服试验机上进行单轴压缩试验,得到静态弹性模量和泊松比。试验结果表明:煤岩动弹性模量与横波速度相关性强于与纵波速度的相关性,煤岩介质的纵波对孔隙和裂隙发育程度的敏感程度要比横波高;煤岩试件Ed/Es比值主要集中在1.4~1.7,室内煤岩试件动、静弹性模量和动静泊松比之间存在较好的线性相关关系。      

煤层气井排采过程中煤粉运移规律研究

研究煤粉运移规律并以此制定减少煤粉产出的措施是保证煤层气井高产、稳产的关键。基于煤粉颗粒在煤岩通道中的运动学和动力学分析,建立了煤储层中煤粉随流体运移的数学模型,并依据现场调研资料研究煤粉粒径、通道孔径等因素对煤粉运移的影响。实例分析结果表明,煤储层中煤粉颗粒运移的临界流速表征了煤层气井开始产出煤粉的特征值,当流体流速达到临界流速时煤粉即发生运移。随煤粉颗粒和通道(喉道)半径不断减小,煤粉运移临界流速逐渐降低,颗粒更容易运移,将加重煤层气井的煤粉产出量。骨架煤粉颗粒的增大和相邻颗粒质心连线与通道方向间夹角的减小使得通道孔壁变得更加粗糙,煤粉运移临界流速逐渐提升,这会减轻煤层气井的出煤粉问题。该研究首次系统而定量的分析了煤储层中煤粉运移规律,为控制煤层气井出煤粉量和采取合理的排采作业方法提供了重要依据。      

六种不同煤阶煤的品质因子特征

通过6种不同煤阶煤的弹性测试,分析了煤岩变质程度（以镜质组最大反射率表示）与煤岩品质因子之间的关系;在此基础上,进一步分析了煤岩速度与品质因子之间的关系及纵波与横波品质因子的各向异性特征.研究发现：煤岩镜质组最大反射率与纵波、横波品质因子均存在良好的线性相关性;垂直层理方向的波速与品质因子存在良好的线性关系,好于走向与倾向方向;垂直层理方向的纵波与横波品质因子线性相关,相关系数可达93.5%;煤岩的三方向品质因子存在各向异性,且强于速度的各向异性.通过横波品质因子与纵波品质因子间相互换算的理论公式计算结果与实验室实测结果的对比,证明了该理论公式的可靠性,误差小于10%,为多分量转换波的吸收衰减补偿提供了理论依据.     

利用煤体破裂电磁信号进行局部震源定位方法研究

准确预测煤岩破裂震源方位,确定采掘工作面重点灾害区域,可以使煤岩动力灾害防治措施更为有效.根据煤岩变形破裂电磁效应规律和电磁波基础理论,提出了一种利用电磁信号能量来确定局部震源方位的方法,并通过实验室定向接收实验和平煤十矿现场测试验证该方法的有效性.结果表明,电磁信号强度随着煤岩体应力状态变化而变化;两个正交天线接收的电磁信号能量分别与各自接收夹角余弦值的平方成正比,利用此比例关系可以确定震源的方位;电磁信号定位方法与静态指标法预测局部区域危险性具有较好的检验一致性.研究成果为煤岩动力灾害重点灾害区域的判定提供依据.     

煤岩吸附二氧化碳气体的CT实验研究

利用工业CT技术及应变测量研究不同气压下煤岩的二氧化碳气体吸附性质。研究发现：煤样的应变随吸附时间和气体压力的增加而增加,且在不同方向是不同的,吸附气体导致煤样孔隙率增加;煤样CT图像的灰度均值和灰度标准差随吸附时间和气体压力的增长都表现出增加的趋势。结果表明：吸附二氧化碳导致煤样总体发生膨胀变形,这为吸附提供更多的孔隙表面积而使吸附气体量增加,含气煤样的密度也因此而增大;气体吸附导致的煤样密度均值增加的效应大于体积膨胀导致的煤样密度均值减小的效应;吸附使煤样内部物质分布不均匀程度增加。