内蒙黄玉川煤矿4#煤层顶板稳定性评价

煤层顶板稳定性是影响煤矿安全生产的主要因素之一。通过分析影响顶板稳定的地质因素,运用岩石力学、分形理论以及沉积岩石学等方法,结合钻孔、地震资料选取定量评价指标,在AHP—模糊综合评价模型的基础上,应用Mathematica对4煤顶板进行了综合分区。结果表明:煤层顶板稳定性主要由顶板岩石力学性质和构造发育程度控制;研究区4煤顶板以泥岩、粉砂质泥岩为主,岩石力学强度低,小构造较发育,顶板完整性差,将顶板分为极不稳定、不稳定、较稳定和稳定四类。首采区中部顶板构造较复杂,岩石力学性质差,多为不稳定、极不稳定型顶板;东南部稳定性较好,利于大采高综采生产。     

深部煤储层应力敏感性特征及其对煤层气产能的影响

深部煤储层处于高地应力环境中,其渗透率变化特征与浅部存在较大差异,为研究有效应力对深部煤储层渗透率的差异性影响,以及应力敏感性各向异性特征,以沁水盆地横岭区块15号煤层为研究对象,采样深度1 200~1 700 m,采用覆压孔渗实验,开展平行层理和垂直层理样品在不同有效应力下的渗透率变化规律研究,探究其应力敏感性特征及其对煤层气产能的影响。结果表明:渗透率随有效应力的增加呈幂指函数降低,平行层理面渗透率总体高于垂直层理面,且在2个方向上渗透率变化规律呈正相关性。选取储层孔裂隙压缩系数、渗透率损害率和渗透率曲率3个参数作为煤储层应力敏感性评价指标,其中,孔裂隙压缩系数随有效应力增加,以5 MPa为界限先后呈现正相关性和负相关性,渗透率损害率和渗透率曲率分别与有效应力呈指数上升和下降的规律。基于应力敏感性参数,推导出煤层气井产能模型,模型显示,不考虑应力敏感性的气井产量高于考虑应力敏感性,揭示了应力敏感性对煤层气产量的影响程度,即在5 MPa生产压差下,气井的产量降低幅度随应力敏感性系数的增大整体呈增高趋势。针对应力敏感性的阶段划分,研究区目标煤层在煤层气排采过程中应采用小–中–大的排采方案来控制生产流量。