黄河北煤田10号煤煤层气储层物性及特征研究

煤层气是一种备受国家重视和开发利用的非常规清洁能源,煤层气储层物性的研究对煤层气资源的评价与开发具有重要意义。以黄河北煤田煤层气开发资料为基础,结合区域地质特征,应用煤层气地质理论对煤田内10号煤煤层气储层物性特征进行了研究。研究发现:10号煤层宏观煤岩类型以半亮煤为主,煤中有机显微组分以镜质组为主,无机显微组分以黏土为主;煤的变质程度比较高,整体进入成熟阶段;10号煤层储层孔裂隙发育、渗透率较低;10煤层对甲烷的吸附能力较强;10号煤层储层压力为2.16~4.20MPa,压力梯度为0.418~0.797MPa/100m,为低压储层至常压储层;黄河北煤田呈单斜构造,10号煤层埋藏深度较深,含水性较好,有利于煤层气保存。     

地质样品的Re-Os同位素分析技术及存在的问题

过去20年间,Re-Os同位素体系分析测试技术的发展使其成为同位素地质年代学中最重要的定年技术之一。与其他亲石性同位素体系相比,亲铁、亲硫和亲有机性的Re-Os同位素体系可以直接用于金属硫化物、超基性岩和富含有机质样品的定年。虽然Re-Os同位素在定年和示踪中具有非常重要的应用前景,但是其分析测试技术还面临困难和问题。本文从地质样品Re-Os同位素分析的流程空白、样品溶解技术和基性岩石参考标样这几方面评述了该分析技术方法的进展和存在的问题。     

鄂尔多斯盆地南部延安组巨厚煤层内古气候旋回分析

煤是一种气候敏感型沉积物,为了查明煤层中蕴含的古气候信息及其演化控制因素,选取鄂尔多斯盆地南部延安组一段4号巨厚煤层为研究对象,通过系统密集采样,并测试煤的有机显微组分含量、主量和微量元素及有机质稳定碳同位素含量。利用煤岩显微组分、特征元素和碳同位素等方法,分别在该巨厚煤层内部识别出4个温湿-干热交替的古气候旋回,且识别结果非常一致;该结果与前人在邻区4号煤层中使用古植物含量系数法的识别结果也非常吻合。在此基础上,与前人在该巨厚煤层中识别出的米兰科维奇旋回信息进行比较,综合分析认为该巨厚煤层中古气候旋回的发育与演化主要受到天体轨道参数中偏心率长周期的控制。研究成果证实了方法的可靠性,阐明了古气候旋回的成因机制。      

无人机视觉SLAM协同建图与导航

地面机器人由于其工作空间的限制,对环境感知存在较大局限性,结合空中机器人在视角方面的优势,实现空地机器人协作是主流趋势。本文提出了一种基于无人机视觉SLAM的协同建图与导航方法,利用无人机空中视角带来的大范围环境感知能力,协助地面机器人快速构建环境模型,提高地面机器人在具有挑战性的未知环境中建图与导航能力。本文方法首先构建了一个显著闭合边界实时检测和跟踪线程,结合点、线特征以及显著闭合边界,提出一种视觉SLAM方法用于无人机空中建图,与传统方法相比,闭合边界的结合极大优化了建图的效果。其次,地面机器人根据无人机获得的初始全局地图自动规划全局路径,在移动过程中,利用搭载的激光传感器对无人机建的初始地图进行更新,并且对路径进行连续的重新规划,避免与障碍物发生碰撞。为了验证本文方法的可行性和先进性,分别进行了仿真试验和真实试验。试验结果表明,本文方法显著提高了建图效果,实现了协同建图与导航方法的完整过程,提高了地面机器人在具有挑战的未知区域中进行自主建图和导航的能力。但是本文方法在障碍物分布密集、地面高低起伏等复杂情况下效果不佳,且实现的二维导航局限性大,未来工作立足于融合激光雷达、IMU等多传感器,提高深度估计和位姿估计等任务效果用于构建精准的三维占据栅格地图,并进一步设计三维空间空地协同建图与导航的方法。     

一种新的适合富有机质沉积岩的Re-Os同位素分析方法初探

虽然富有机质沉积岩中的Re和Os主要都富集在有机质中,但其中碎屑部分中的Re和Os也会影响其Re-Os等时线的准确度和精度。目前最常用的Cr O3-H2SO4溶样法虽然能尽量避免碎屑物质中Re和Os的溶出,但该方法具有Re流程空白高和环境污染严重等问题。因此,本研究尝试在富有机质沉积岩Re-Os同位素分析中使用H2O2-HNO3溶样来代替Cr O3-H2SO4溶样。本研究利用国际油页岩标样SGR-1b(USGS)为实验研究对象,分别对HCl-HNO3溶样、Cr O3-H2SO4溶样和H2O2-HNO3溶样3种溶样方法进行了对比研究。研究表明,H2O2与HNO3的体积比约为5﹕1的H2O2-HNO3溶液,不仅能保证样品和稀释剂的Re、Os同位素达到同位素交换平衡而且尽可能地避免碎屑物质中Re和Os的溶出。本方法相比于HCl-HNO3溶样,能尽量避免碎屑物质中Re和Os的溶出;而相比于Cr O3-H2SO4溶样,该方法具有本底低、无污染的优点。最后利用H2O2-HNO3溶样方法对广西金秀地区的泥岩样品和广东大宝山地区的碳质页岩样品进行了Re-Os同位素定年分析,分别得到了(404±5)Ma(IOs=1.57±0.13,n=8,MSWD=50)和(211±11)Ma(IOs=0.67±0.09,n=5,MSWD=11.1)的等时线年龄,这一结果与HCl-HNO3溶样得到的结果((412±11)Ma,IOs=1.18±0.38,n=8,MSWD=311;(223±18)Ma,IOs=0.59±0.14,n=5,MSWD=63)在误差范围内一致,但更为精确。     

黄河北地区晚古生代岩相古地理与煤系烃源岩发育

黄河北地区广泛发育各种沉积体系,通过对其沉积特征及沉积模式的分析发现黄河北地区晚古生代石炭-二叠纪海相、陆相和过渡相环境均有发育。该地区存在的主要沉积体系类型是潮坪沉积体系、障壁-潟湖沉积体系、河控浅水三角洲沉积体系和河流-湖泊沉积体系。研究发现:本区石炭-二叠系储层烃源岩发育有意义的三个沉积演化阶段分别是本溪期、太原期、山西期;黄河北地区属鲁西地区一部分,晚古生代石炭-二叠系含煤地层主要发育砂岩、泥质岩、碳酸盐岩、岩浆岩和可燃性有机岩(煤),是重要的烃源岩;黄河北煤田含煤地层含煤14层,其中1~5层煤赋存于山西组,6~14层煤赋存于太原组,就可采煤层的层数来说,存在“东多西少”的特点;在含煤地层剖面上的分布特点是“上薄下厚”,主要富煤带则主要分布在东部地区;泥页岩主要发育在石炭-二叠系太原组和山西组,泥页岩层厚度在横向上有一定的规律性,由北向南泥页岩层厚度有逐渐减小的趋势,南部济西矿区和长清矿区,西北部伦镇矿区、李屯矿区厚度发育较好,多在90m以上。