陕西省富油煤资源潜力及开发建议

碳达峰、碳中和目标要求下,陕西作为煤炭资源大省,煤炭资源的低碳开发与利用势在必行。基于陕西五大煤田的5 000余组煤质数据,研究陕西省煤炭资源中煤焦油产率的变化规律为:陕北三叠纪煤田>陕北侏罗纪煤田>陕北石炭–二叠纪煤田≈黄陇侏罗纪煤田>渭北石炭–二叠纪煤田,划分出3种富油煤类型:富油煤型、富油煤–高油煤型、富油煤–含油煤型。按照煤炭资源量计算办法,全省已经查明的煤炭资源中富油煤+高油煤资源量为1 550.33亿t,内蕴焦油资源量144.5亿t;预测出陕西省2 000 m以浅煤炭资源总量中富油煤+高油煤资源量为3 845亿t,内蕴焦油资源325亿t;并对富油煤资源控制程度进行划分。分析富油煤的成因机理,指出变质程度、沉积相及物质组成和埋藏条件等为富油煤形成的主要影响因素。针对目前煤炭开发中存在的资源浪费问题,提出一种富油煤原位地下热解多煤层协同开采的资源开发新思路。      

鄂尔多斯盆地南缘铜川地区三叠系页岩气形成条件

参照北美海相页岩气和延长陆相页岩气生产实践,对鄂尔多斯盆地南缘铜川地区三叠系延长组长7段页岩气形成条件进行了较为系统的研究。研究认为,铜川地区延长组长7段富有机质泥页岩,分布范围广,单层厚度大(20～25m),有机质碳(TOC)含量较高,有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ型为主,有机质热演化程度为低熟-成熟阶段,具备形成页岩气的地质条件;页岩储层孔隙以中小孔为主,溶蚀孔、黄铁矿粒间孔发育,有机质孔较少,以管状孔和平行壁的狭缝状孔为主;页岩储层脆性矿物含量高,有利于微裂缝的形成和后期压裂改造;运用含气页岩测录井、现场含气量解析、等温吸附实验及压裂排采试验分析了页岩含气特征,显示出研究区具有较好的页岩气形成条件,勘探开发潜力较大。     

鄂尔多斯盆地南部延长组泥页岩孔隙特征及其控制因素

泥页岩孔隙特征是页岩气藏储集能力及可开采性评价的关键参数。以鄂尔多斯盆地南部铜川地区瑶科一井延长组泥页岩样品为研究对象,通过扫描电镜、低温氮气吸附等实验手段,对延长组各段泥页岩孔隙特征及影响孔隙发育的控制因素进行了研究。研究表明:鄂尔多斯盆地南部延长组泥页岩孔隙类型主要有粒间孔、粒内孔、黄铁矿晶间孔、溶蚀孔、微裂缝,其中黏土矿物粒间孔最发育,有机孔基本不发育。延长组不同段的纳米孔隙发育特征有明显的差异性,长9段微孔含量相对较高,BET比表面积较大,长8段中孔比例较高,孔隙形态都以管状孔和平行壁的狭缝状孔为主;长7段有最大的宏孔比例和最小的微孔比例,比表面积最小,孔隙含有相对较多的封闭型孔,还有一端或两端开口的楔V型孔;长6段孔隙比例、比表面积大小介于其他各段之间,以平行板状的狭缝型孔隙为主。黏土矿物含量、石英含量是控制孔隙发育的主要因素,而孔隙总体积、比表面积与TOC含量基本呈负相关关系,这主要是由于孔隙中的残留烃对孔隙的堵塞作用,抽提后可以发现样品孔隙总体积、比表面积都有所增加。     

黄陇煤田转角勘查区煤的微观孔隙结构特征及其影响因素

煤的微观孔隙结构特征是煤储层特征的重要研究内容之一。选取黄陇侏罗纪煤田转角勘查区4个典型低阶煤样品为研究对象,以煤质特征研究为基础,进行压汞和液氮吸附实验,获取了不同测试方法的煤孔隙结构参数。根据两种测试方法的优缺点在孔径50nm处采用曲线拼接法进行联合,分析了全孔径段的比表面积和孔隙体积分布。结果显示:煤的比表面积主要分布在微孔、小孔和中孔三个区间,呈现“三峰”特征,表现为微孔>小孔>中孔>大孔的分布特征;孔隙体积主要分布在微孔、小孔和大孔。灰分含量和阶段孔径比表面积和孔隙体积具有较好的相关关系,但相关性强弱不同,总体显示和微孔、小孔及中孔呈正相关关系,而与大孔孔隙呈负相关关系,灰分含量与微孔、小孔的影响最大。显微组分中的镜质组和壳质组含量与大孔比表面积和孔隙体积呈正相关关系,与微孔、小孔呈负相关关系;惰质组含量与大孔孔隙比表面积和孔隙体积呈负相关关系,和微孔、小孔呈正相关关系。     

高压条件下CO2对页岩微观孔隙结构影响及其在页岩中的吸附特征

为了解高压条件下二氧化碳（CO₂）对页岩微观孔隙结构改造及吸附行为,以四川盆地焦页6井页岩为研究对象,通过低温N₂吸附和重量法等温吸附实验,研究了不同温压条件下CO₂处理前后的页岩微观结构特征及CO₂在页岩中的吸附行为.研究表明随处理温度升高,CO₂作用后的页岩比表面积呈下降趋势,平均孔径和孔体积呈上升趋势,微孔、中孔比例减少,宏孔比例增大.CO₂会改变页岩孔隙结构,改变程度与温度呈正相关关系.研究同时表明页岩对CO₂的过剩吸附量随压力增大而增加直至达到最大值,后随压力增大而减小;绝对吸附量随压力增大而增加,在40 MPa之后,吸附量趋于稳定.页岩对CO₂的吸附行为与温度压力有关,在高压条件下,Langmuir模型依然能较好地拟合CO₂在页岩中的吸附.      

鄂尔多斯盆地南部长7页岩沉积特征和有机质富集因素研究

对鄂尔多斯盆地南部瑶科1（YK1）井延长组长7段页岩45件样品进行了总有机碳、Rock-Eval热解分析,并且对其中的15个样品进行了有机碳同位素组成分析、氯仿沥青“A”含量和微量元素分析。结果显示,长7段有机质丰度指标（TOC、氯仿沥青“A”、生烃潜量）之间具有良好的相关性,长73有机质丰度高于长71,长72有机质丰度最低;有机碳同位素指示长73层有机质类型好,以Ⅰ型为主,长72和长71层有机质以Ⅰ和Ⅱ型为主;氧化还原指标U/Th、δU和V/(V+Ni)值指示长7沉积时期水体整体为还原-强还原环境,其中,相比长72和长71的沉积环境,长 73的沉积环境还原性更强,可能达到厌氧、硫化细菌发育的程度。页岩中高P元素含量,指示YK1井长7段页岩沉积时期具有高古生产力特征。有机碳含量（TOC）与氧化还原指标和P元素呈良好的正相关关系,表明有机质含量的变化同时受控于古生产力高低和氧化还原的保存条件。因此,长7段页岩有机质富集模式可能属于“生产力模式”,即长7页岩有机质的富集是由于较高的初始生产力通过消耗水体中的氧气而形成易于保存有机质的缺氧环境。综合前人的页岩气研究成果,认为富有机质的长73层是鄂尔多斯盆地南部页岩气富集的最有利层段。     

秦岭丹江上游流域水源涵养功能时空变化特征及其影响因素

良好的水源涵养功能可以调节区域水文循环和保障区域生态安全，与人类生产生活密切相关，如何精准评估水源涵养功能已成为当下生态水文学的研究热点。基于分布式水文土壤植被模型(DHSVM)和水量平衡法，分析秦岭丹江上游流域2010—2020年水源涵养量的时空变化规律，并探明气候变化和土地利用变化对流域水源涵养功能的影响。结果表明：(1)丹江上游流域年水源涵养量平均值为61.60 mm，月水源涵养量平均值为4.3 mm，有年际和年内变化大的特征。(2)水文要素中，降水量、蒸散发量和径流量11年都呈增长趋势，水源涵养量为减少趋势。流域内水源涵养量的空间分布规律为由东南部向西北方向递减。(3)不同时间尺度下影响水源涵养量的主要气象因子不同。在年际尺度下，影响水源涵养量的主要气象驱动因子为降水，表现为促进作用；年内尺度下影响水源涵养量的主要气象因子为降水和气温，分别表现为促进作用和抑制作用。(4)丹江上游流域主要土地利用类型水源涵养量由高到低依次为：草地、林地、耕地。在土地利用类型变化后，草地面积增加，林地和耕地面积减少，流域水源涵养功能提高。本研究可为当地水资源管理和制定生态保护决策提供科学依据。