利用测井曲线判识煤体结构探讨

探寻煤体结构在测井曲线上的正确反映信息最为有效的方法之一是以实际对比为基础,从生产矿井煤体结构的实地观测与邻近钻孔测井曲线相对比中,发现煤体结构类型与测井曲线形态之间的因果关系,以取得测井曲线反映煤体结构的正确认识。同时利用先进的数字测井提供的高精度、多参数测井曲线对煤体结构的综合反映,相互应证,可进一步深化利用测井曲线判识煤体结构的认识成果。     

应用测井资料识别煤体结构及分层

煤体结构类型与煤储层孔裂隙特征密切相关,对煤层气开采具有重要意义。以韩城矿区为例,通过对区内的参数井取心样品分析,把煤体结构分为块煤(I类)、块粉煤(II类)、粉煤(III类)。对区内3号、5号和11号煤层的深侧向电阻率测井、井径测井和自然伽玛测井曲线特征进行对比,归纳了各煤体结构的测井曲线组合特征：I和III类煤电阻率曲线和自然伽玛曲线为平滑的箱型或钟形,II类煤则为波动的箱形;II和III类煤扩径严重,且II类煤差异扩径明显。据此,提出了一种利用电阻率测井、井径测井和自然伽玛测井等测井曲线组合识别煤体结构的方法,并利用这种方法准确识别出同一煤层不同煤体结构的分层。     

测井解释煤层甲烷含量与煤层结构的研究

煤层甲烷含量和渗透率是评价煤层甲烷地面抽放的重要技术指标。通过对南，淮北部分井田测井曲线，煤层甲烷含量和煤结构的研究，认为测井曲线解释煤层甲烷含量和煤结构是可行的。     

老厂矿区煤体结构测井判识与分布规律

煤体结构是制约煤储层可改造性的最重要地质因素之一。基于视电阻率、人工伽玛和自然伽玛射线测井响应,通过钻孔及煤层对比分析,建立了滇东老厂矿区晚二叠世龙潭组煤体结构的判识方法,并对9、13、19号三套主煤层的煤体结构及其分布特征进行了研究。结果表明,在利用测井响应曲线判识煤体结构时,采用对比的方法可以减少相应误差,从而更准确判识出结果。煤体结构变化与构造发育程度相关。平面上,一勘区构造较为简单,原生结构煤(Ⅰ类)较发育;白龙山井田受次级褶曲及断层发育的影响,构造煤(Ⅲ类)最发育;雨旺井田构造相对简单,主要发育过渡型(2类)煤。垂向上,随着煤层埋深增加,Ⅰ+Ⅱ类煤的厚度比例有增高趋势,且皆超过60%,揭示出深部煤层受构造破坏的影响程度较浅部低。     

对利用测井曲线判识构造煤方法的认识

依据参与实际工作的体会,对利用钻孔测井曲线判识构造煤方法中的一些问题提出几点认识,澄清一些概念性问题。分析认为,钻孔测井曲线是目前煤矿探测未被巷道揭露的新采区构造煤唯一可行的方法,可为煤矿区域突出危险性预测提供基础资料,但这需要充分认识此项技术的特点和复杂性。依据煤矿现有测井资料判识构造煤,还只能采用人工定性判识方法;研究或引进新的测井技术,方有可能探求定量和计算机自动识别方法。     

潘一矿8煤层煤体结构特征及煤与瓦斯突出区域性预测

长期以来，煤与瓦斯突出一直是困扰煤矿安全生产的一大问题。安徽煤田地质局勘查研究院开展的《两淮煤田煤层气储层特征研究》、《煤体结构判识技术在煤矿煤与瓦斯突出预测工作中的应用研究》等课题，在利用钻孔测井曲线判识煤体结构方面取得了突破性进展，并成功地将此技术应用于煤矿安全生产，预测矿井未开拓区域内主要煤层的煤体结构分布，进而为煤与瓦斯突出区域性预测提供了新的手段。     

新景煤矿3号煤层煤体结构测井曲线判识及其分布规律

在对井下不同结构煤体变形及分布特征观测分析的基础上,结合其在测井曲线上的响应特征,对新景煤矿3号煤层不同煤体结构进行了判识和划分。结果表明,新景煤矿3号煤层煤体结构以Ⅰ类煤和Ⅱ类煤为主,Ⅲ类煤局部发育。煤体结构破坏程度严重的煤主要分布在不同期次构造叠加区域以及背、向斜的轴部,小断层附近也可见到;煤体结构破坏程度弱的煤主要分布在煤层产状平缓以及褶曲翼部地区。     

延川南煤层气田2号煤层煤体结构测井评价及控制因素

正确识别构造软煤及其分布规律,对煤层气产能评价及勘探选区意义重大。以延川南煤层气田勘探开发原始资料为基础,根据测井曲线,结合钻井取心资料,提出利用测井资料判识煤体结构的方法。将延川南煤层气田煤体结构划分为硬煤(包括原生结构煤,碎裂煤)和构造软煤(碎粒–糜棱煤)2种类型,并绘制了煤体结构分布图。在此基础上,探讨了构造软煤的分布特征及地质控制因素。结果显示：煤体结构受构造和沉积的控制,构造对其的控制作用更加明显。     

潘一矿煤体结构特征及其在煤和瓦斯突出预测中的应用

煤体结构是煤与瓦斯突出的主要因素之一。利用钻孔测井曲线特征并结合矿井地质构造成果,对淮南潘一矿8煤层煤体结构特征及其构造煤发育规律进行了研究。研究表明该矿区8煤层构造煤发育,其厚度大于该煤层厚度20％的点数占一半以上,因其顶、底板围岩封闭性良好,有利于瓦斯聚集,易在采动条件下发生煤与瓦斯突出,确认为该区煤与瓦斯突出的重点煤层。依据瓦斯始突深度、构造煤分层厚度大于0．5m的分布范围、大中型断层位置及矿井突出资料,在F4断层组的两侧分别圈出了煤与瓦斯突出的危险区和威胁区。     

基于支持向量机与地球物理测井资料的煤体结构识别方法

煤体结构作为煤层勘探开发研究的重点参数之一,影响着煤层产能,有效识别煤层煤体结构至关重要.本文利用支持向量机算法,以地球物理测井资料为基础进行煤体结构识别,并以沁水煤田柿庄北区3号层为例,对该区块进行煤体结构类型分类,利用支持向量机的双二分类与"一对多"分类两种建模模式,建立基于测井曲线的煤体结构识别模型,再利用交叉验证评价模型的泛化性,并对该模型用未参与建模数据进行准确性评价.结果表明,应用支持向量机算法的两种模式能有效识别煤体结构,模型具有泛化性与准确性,且"一对多"分类模式精度更高,在对有利产出煤和不利产出煤的区分上效果突出,对有利产出煤的具体类型区分上具有准确性,可对后续压裂施工提供指导.总体上,基于支持向量机算法和地球物理测井资料建立的煤体结构识别模型对煤层气勘探开发有指导意义,具有实际应用价值.     

煤层气压裂施工压力与裂缝形态简析

根据煤层气试验井的施工资料，分析了煤层压裂施工压力的特点以及井深、Ro与破压梯度的关系，并根据裂缝监测（测井温法、大地电位法和微地震法）测量的裂缝方位和缝高，对煤层压裂形成的裂缝特点进行了分类和总结，提出了指导性的建议。     

中–高煤级煤岩孔隙发育特征

煤层气的吸附、解吸、扩散、运移与煤储层孔隙发育情况密切相关,煤岩孔隙特征实验研究至关重要。离心法获取煤样毛管压力资料快速简便,无毒无害,通过离心取代常规压汞来表征并划分中-高煤级煤岩孔隙结构类型,将二者实验结果进行对比,同时结合扫描电镜实验探究孔隙发育成因。结果表明：依据煤级高低可将煤岩孔隙结构划分为3类,从类型Ⅰ到类型Ⅲ,孔隙发育情况由大-中孔向微-小孔过渡,气体储运模式由吸附扩散向游离渗流过渡;离心与压汞在表征煤岩孔隙发育特征上具有一致性;不同种类的煤孔隙成因导致煤层气在各类煤储层中的储运方式存在差异。     

渭北区块煤体结构测井评价及其在射孔段优化中的应用

鄂尔多斯盆地渭北区块地质历史时期受多期构造运动影响,煤体结构复杂。基于研究区钻井煤心和测井资料,分析不同煤体结构的测井响应特征,并按断裂带与非断裂带建立了研究区5号煤层煤体结构的测井识别图版。结果表明,5号煤层纵向上自下而上煤体结构趋于完整;平面上,北区煤体结构主要为碎裂煤和碎粒煤,南区煤体结构相对较完整,局部发育原生结构煤。结合研究区煤层气压裂、排采数据和5号煤层煤体结构及顶板发育情况,分析不同顶板岩性与不同射开比例下的产气效果。结果显示：顶板岩性为砂岩或泥质砂岩时的碎裂煤和碎粒煤储层产气量高于顶板岩性为泥岩或砂质泥岩的产气量。煤体结构越破碎,则顶板射开比例R越高,若煤层顶板岩性为砂岩或泥质砂岩,需增大顶板射开比例。     

煤岩水力压裂起裂压力和裂缝扩展机制实验研究

为了研究煤岩水力压裂的起裂压力和水力压裂裂缝扩展规律,采用型煤试样,利用自主研发的水力压裂实验系统,参照现场压裂施工制定了“施加三向应力-顶部注水”的煤岩水力压裂物理模拟实验方案并开展了水力压裂实验,分析了不同条件下泵注压力和水力压裂裂缝。实验结果表明：压裂液泵注排量越大,起裂压力越大。三向应力满足最大水平主应力σ_H > 垂向应力σ_v > 最小水平主应力σ_h,水力压裂裂缝沿着垂直于σ_h的方向扩展。σ_v和σ_h一定,随着σ_H的增大,煤岩起裂压力先增大后减小,水力压裂裂缝扩展路径越平直。当σ_H远大于σ_v和σ_h时,水力压裂裂缝扩展路径越复杂,分叉缝角度越大。研究结果可为煤岩水力压裂理论的完善提供一定的参考和借鉴。     

利用煤田测井参数解释煤岩层储气特征

煤田测井曲线中携带着丰富的地质信息,不同属性的测井参数与煤、岩层物理力学性质、富水储气等特征均具有一定的相关性。通过对测井曲线进行数字化和标准化处理,根据煤层含气量与天然放射性参数呈负相关关系,与视电阻率、人工放射性参数呈正相关关系,确立天然放射性、视电阻率及人工放射性测井3种参数间的复合参数,进而构建复合参数与含气量之间的关系,并对研究区1煤层进行了煤层含气量计算与评价。结果表明,利用本文的方法预测的煤层含气量分布与实际揭露情况较吻合。     

考虑裂隙水压力的岩体压剪裂纹扩展规律研究

在库水位大幅度升、降变化时,容易导致岩体内增量裂隙压力的集中,使断裂面上有效应力降低,裂纹面尖端的应力强度因子增加。当达到临界强度因子时,可能使岩体内裂纹、裂隙贯通、扩展,形成连续的复式破坏面,从而使边坡稳定性降低,造成边坡的失稳。基于此,从断裂力学角度分析了裂隙水压力对裂纹强度因子的影响,对考虑裂隙水压力作用的Ⅰ、Ⅱ型复合裂纹扩展规律进行了研究,结果表明：Ⅰ、Ⅱ型复合裂纹的裂纹扩展角的变化,不仅与裂纹的闭合程度、斜裂纹倾角、双向应力大小有关,还与裂隙水压力的大小、裂纹面的摩擦系数有关;并且在相同情况下,未闭合裂纹的扩展角要大于闭合裂纹的扩展角;对于闭合裂纹,裂纹面摩擦系数越小,扩展角越大;最后,推导了基于摩尔-库仑准则考虑裂隙水压力的岩体断裂韧度KIc、KIIc和压剪状态下Ⅰ、Ⅱ型复合断裂判据。研究成果为分析水岩作用下裂隙岩体的失稳破坏提供了重要的参考。     

赤城煤田地质构造及其控煤作用

赤城煤田侏罗系中统延安组中赋存丰富的煤炭资源。研究该区地质构造及其控煤作用,对今后的煤炭资源勘查有一定的指导意义。本区煤系及煤层的分布规律受基底构造、同沉积构造及后期构造活动的改造等综合作用的控制,受其影响,该区煤系及煤层以NW-SE向的条带状分布于梁龙背斜两翼和赤城向斜的次级凹陷内,分布范围和埋藏深度受断层、褶皱等次级构造的控制,使煤系和煤层大致呈北部浅、南部深、东部浅、西部深的特点。因此,梁龙背斜的两翼和赤城向斜的次级凹陷是今后找煤的重点区域。     

煤层气储层裂隙阵列侧向测井响应数值模拟与分析

裂隙是煤层气储层重要的流体渗流通道,是煤层气有效储集体形成的重要条件。研究裂隙的测井响应特征是确定煤层裂隙参数的关键。利用三维有限元方法,确定不同裂隙条件的阵列侧向测井响应。研究表明：阵列侧向测井修正的视电导率与裂隙孔隙度、裂隙流体电导率基本为线性关系;随裂隙倾角增大,阵列侧向视电阻率升高;随基块电阻率增大,阵列侧向视电阻率增加;高角度裂隙(组)的阵列侧向测井深浅视电阻率呈现正差异,而基块电阻率较大的低角度裂隙(组)的响应可呈现负差异特征;相同裂隙孔隙度下,裂隙密度增加可能使裂隙组的阵列侧向视电阻率增加,当裂隙密度足够大时,测井响应基本不随裂隙密度发生变化;交叉裂隙的测井响应与平行裂隙组差异明显,且不同倾角组合的交叉裂隙的测井响应之间差异明显。     

断裂结构面对回采工作面矿压及顶板稳定性的影响

通过对现场观测和数值模拟分析,系统研究了断裂结构面对回采工作面矿压分布和顶板稳定性的影响。研究结果表明,回采工作面顶板断裂结构面有3种典型组合类型,即“正三角形”结构、“川字形”结构和“倒三角形”结构。在工作面开采过程中,“正三角形”结构顶板稳定性差;“倒三角形”结构顶板稳定性好;而“川字形”结构顶板能形成结构平衡且稳定。由于断层使介质不连续,导致初始应力场挠动,局部产生附加应力,在断层带附近形成低压力区和高应力集中区带,比较明显的影响范围距断层面大约10~30 m。当工作面推进到高应力集中区带时,工作面前方煤(岩)体中支承压力明显增大,支承压力峰值位置向前方煤岩体中转移,易于发生冒顶事故和其他矿井动力地质现象;当工作面推进到低应力区带时,压力峰值降低,顶板稳定性差。