深部矿井水煤共采水文地质数值分析

针对兖州煤田下组煤深部开采受奥灰高承压水威胁以及当地大型煤化工企业生产用水量大的现状,在已进行的水文地质勘探及放水试验基础上,评价奥灰富水性,并采用有限差分法进行奥灰疏水降压数值模拟研究,提出水煤共采观点。研究结果表明:兖州煤田深部奥灰水压高,合理布置水煤共采孔,可以实现奥灰水位的有效疏降,疏降中心区水位最大降深可达110 m,突水系数显著下降,提高了下组煤开采的安全性;同时可提供煤化工43200 m3/d的供水量,能达到可持续的、水资源保护性的供水效果,实现下组煤的水煤共采。     

川南煤田龙潭组煤系泥页岩气与煤层气组合模式及合采前景分析

文中研究的上二叠统龙潭组煤层及其顶底板泥页岩含气性特征、组合模式及合采对煤系气勘探开发意义重大。为改变煤层气产业低产低效长周期的现状,实现综合效益的目标,将龙潭组作为目标层进行研究;简述了川南煤田龙潭组含气泥页岩与煤层的组合模式,并初步探讨了上述组合模式合探合采的必要性、条件和前景,并提出了开展综合勘探开采的建议。     

煤系气地质调查若干问题思考与探讨

【研究目的】以观念更新带动煤系气地质调查方案出新,以方案出新带动煤系气地质调查突破。【研究方法】回顾煤系气地质调查历程,辨析煤系气基本概念,概述煤系气研究勘查关键进展,进而提出煤系气地质调查建议。【研究结果】（1）中国煤系气地质调查已经历四个探索阶段,迄今尚无关于煤系气资源的全方位系统认识,开展地质调查以摸清家底势在必行。（2）辨析了五个煤系气地质基本概念,为精准定义地质调查边界条件提供参考。（3）概述了四项煤系气研究勘查关键进展,为选择地质调查依据提供参考。（4）提出了五方面地质调查原则性建议,为确定地质调查重点提供参考。【结论】煤系气地质条件特点鲜明,地质调查方案力求针对性,浅部煤系气地质调查以核查工作为主,深部煤系气资源则是调查工作的重中之重。调查深部煤层气资源潜力及其规模性释放价值,建立深部煤储层关键属性预测评价模型。破除单一储层厚度传统约束,关注以薄互层煤系气为重点的超大规模聚集高渗条件。探索改进煤系储层含气量测试规程方法,扩大高可靠性刻度方法应用范围,促进煤系气地质调查向开发效果靠拢。关注先前某些“漏网”盆地煤系气潜力,强化对盆地深部和含煤性较差盆地的潜力调查。     

煤系气研究进展与待解决的重要科学问题

煤系气是非常规天然气领域的重要组成部分,也是近年来非常规天然气领域研究的热点.总结煤系气研究进展,明确亟待解决的重要科学问题,对于完善煤系气地质理论、推动煤系气勘探开发具有重要意义.当前煤系气研究进展主要表现在以下5个方面:①基于煤系地层沉积特点,总结了煤系气共生成藏的6个基本地质特征;②初步划分了煤系气共生组合方式,...     

川南上二叠统煤系泥页岩气与煤层气合采前景探讨

四川上二叠统龙潭组煤层及其顶底板泥页岩含气性及其合采对煤系气勘探开发意义重大。为改变煤层气产业低产低效长周期的现状,达到提升煤层气井产量、稳定产能的目的,实现综合效益的目标,将龙潭组当成一个整体研究对象;重点对煤系泥页岩气的储层组合类型进行分析,并初步探讨了含气煤层及其顶底板含气泥页岩合探合采的前景,该地区煤系气合采的必要性、条件等,提出未来开展综合勘探开采的几点原则建议。     

湖南鲁塘矿区煤系石墨空间分布特征与深部找矿方向

湖南鲁塘矿区二叠系龙潭组煤系地层受岩浆热-构造变形等多因素影响,煤与煤系石墨在空间分布上出现明显的复杂性,为研究清楚矿区内煤系石墨空间分布特征及为深部找矿提供指导,对煤系石墨成矿特征、赋存情况和深部构造等内容进行了分析总结,认为煤系石墨平面上总体以绕岩体为主的石墨带、半石墨带和石墨化无烟煤-无烟煤带,因构造应力对煤演化的影响,导致石墨化无烟煤-无烟煤带也出现石墨化程度较好的煤系石墨;垂向上煤/石墨矿层间距、厚度变化较大。矿区东部发育的F1断层为犁状滑脱构造,形成了位于滑脱面上下的“二层楼式”煤/石墨矿层,深部煤系石墨发育较好,石墨化度达到87.2%～93.0%,具有良好的煤系石墨成矿潜力,为今后深部找矿指明了方向。     

豫东地区煤系烃源岩有机质特征与煤系气资源潜力

为了评价豫东地区煤系烃源岩生烃潜力,基于有机碳含量（TOC）、镜质体反射率、干酪根类型及显微组成等测试分析结果,探讨了豫东地区不同区块煤系烃源岩的有机地球化学特征,对比分析了不同区块煤系气资源潜力,提出煤系气勘探有利区块。结果表明：区内煤系烃源岩的有机碳含量偏低（小于1.5%）;干酪根类型以Ⅲ型为主,偶见Ⅱ₂型干酪根,利于生气;煤系经历了中二叠-中晚三叠世和晚侏罗-早白垩世2个大量生烃阶段,烃源岩热演化程度较高,镜质体反射率（R_ran）为1.44%~3.80%,平均2.83%,有机质进入高成熟-过高成熟阶段,生烃量较充足。总体上,区内烃源岩生烃潜力属于差-中级别,砂泥岩储集性能相对较好,含气量高。煤系盖层主要为封盖性好的细砂岩、煤层、泥质岩类,煤系烃源岩气体保存条件好。研究认为研究区的睢西区块烃源岩具有埋藏深度较浅、有效厚度大、孔隙度高、含气量和含气饱和度高、有机质成熟度高的特点,为豫东煤系气勘探的有利区块。     

深部煤炭资源探采对比与勘探方法探讨

以淮南煤田口孜东井田为例,在探采对比分析的基础上,分析了其勘查技术方法选择的合理性,探讨了深部煤炭资源勘查技术方法。结果表明,两阶段的构造发育情况、煤层情况、开采地质条件、资源/储量基本吻合,说明针对上述问题采用的勘查技术手段是合理的,但在建井和生产时出现了巷道变形严重等问题,暴露了勘查过程中对地应力未进行测量,指出了深部煤炭勘查中要增加地应力的测量工作,才能更好地做到煤炭勘查为煤炭资源开发服务。     

煤系非常规天然气资源特征及分隔合采技术

煤系为煤层气、页岩气、致密砂岩气多层叠置的储层群(青海木里煤田侏罗纪煤系上部还有天然气水合物矿层),海陆过渡相煤系以多层叠置页岩气与煤层气储层为主,陆相煤系以多层叠置煤层气与致密气储层为特色;煤-泥-砂结构系统使煤系内经常出现煤层气和页岩气的混合储层。中国煤系中煤层气资源量约为36.8×10~(12) m~3;页岩气、致密气资源量分别约为32×10~(12) m3和20×10~(12) m~3(未包括东北地区)。煤系"三气"单独开发经济效益不明显;煤系"三气"具有地面卸压带抽采和煤矿井下穿层钻孔抽采的便利条件;通过增加悬挂套管和连通管,文中设计了煤系"三气"原位分隔合采工艺技术。     

地热资源与地震活动共生深部驱动机制研究现状与展望

地球内部地质过程及其相互作用不仅控制了全球地质格局的形成演化,也控制着地热资源的形成和地震活动的发生。本文通过系统调研及归纳总结,系统讨论地热资源与地震活动的共生深部驱动机制。首先,总结了全球高温地热带及大型/超大型地震带的形成背景,大多数高温地热与大型地震在空间分布上具有重合性,形成于活跃的板块边缘,而板内常形成中—低温地热且周缘伴随地震活动;其次,总结了地热资源及地震活动共生的深部驱动要素,发现流体及断裂构造在热能和地震的释放中起着至关重要的作用,是地热资源与地震活动深部主要的控制要素;再次,总结了地热资源与地震活动深部地球物理探测成果,表明大地电磁等方法可揭示地热与地震形成的同源关系与因果关系,地热与地震源于深部物质与能量的交换;最后,对地热资源与地震活动的共生深部驱动机制研究方法及发展方向进行了展望。     

黔西北可乐向斜中段煤层气与致密砂岩气共探潜力评价

针对黔西北（贵州毕节）可乐向斜中段晚二叠世含煤地层具有含煤层数多、主力煤层埋藏较深的特点,结合该区探井钻遇致密砂岩气层的实际情况,从沉积环境、储层厚度、源储配置及含气性等方面评价了该区煤层气与致密砂岩气\     

地震勘探技术在煤系非常规气富集区预测中的应用

为了预测鄂尔多斯盆地东缘某勘探区煤系非常规气的资源富集区,采用地震勘探方法在这一新领域进行预测。首先,利用叠后波阻抗反演技术对储层进行岩性预测,通过波阻抗阈值得到样点个数,再与采样率计算出时间厚度,然后乘以岩层速度得到岩层厚度;其次,采用叠前AVO反演技术对储层进行含气性预测,经过分析含气饱和度与AVO相关属性参数之间的关系,得出与有利含气区敏感性最高的属性特征。最后,把储层厚度较厚和呈低拟泊松比属性特征的区域划定为各层含气有利区,并对勘探区下石盒子组八段、山西组和本溪组的砂岩气和页岩气进行了富集区预测,钻井验证效果较好。资源富集区的预测结果表明,地震勘探技术在该区域对煤系非常规气这一新领域的预测是可行的,此方法对其他区域煤系非常规气资源富集区的预测有借鉴意义。     

鄂尔多斯盆地东南缘黄陵矿区中生代煤系烃源层构造—热演化过程与生物气生成

煤系烃源层的构造—热演化过程研究对揭示煤系气的生成机制具有重要意义.为揭示鄂尔多斯盆地东南缘黄陵矿区向斜核部中生代煤系烃源层的构造—热演化过程、生排烃阶段及煤系气成因类型,根据含煤地层岩性、剩余地层现今埋深、储层孔隙度、镜质组最大反射率、甲烷碳氢同位素组成和生物甲烷产率等数据,运用Petromod 1D模拟软件与回剥反演法及EASY％Ro法对研究区煤系烃源岩的受热和生烃演化过程进行重建.研究结果表明:黄陵矿区自晚三叠世以来,煤系主要经历了3～4次"沉降—抬升"过程,其生烃演化过程可分为原生生物成因气、热成因气和次生生物成因气3个阶段.晚三叠世末期至中侏罗世早期,煤系烃源岩镜质组最大反射率演化至0.3％,对应原生生物成因气生成阶段;中侏罗世早期至早白垩世末期,煤系埋深及受热温度逐渐升高至最大值,镜质组最大反射率演化至0.67％～0.74％,热解生烃作用停止,对应热成因气生成阶段;自始新世早期至今,煤系发生抬升且埋深浅于2077～2148 m,受热温度低于75℃,对应次生生物成因气生成阶段.侏罗系延安组3号和2号煤层中甲烷碳、氢同位素组成数据和微生物降解煤岩生成生物气实验(甲烷累计产率为10.5～16.1μmol/g)为该区存在次生生物成因气提供了直接证据.     

煤系气叠置含气系统与天然气成藏特征: 以沁水盆地榆社–武乡示范区为例

为了进一步认识制约煤系气合采的因素,提高煤系合层排采各产层的产气贡献,分别从动力、通道和气源条件出发,分析了煤系气合采的必备因素。基于改变地应力状态提高储层导流能力以及分层改变储层流体压力,满足多层合采动力条件的原理,提出了地面井分层卸压的煤系气合采方式。该方式通过在地面进行定向钻井,在目标储层中进行高压水射流作业,人工创造卸压空间(缝、槽、穴等),改变地应力状态,降低有效应力伤害,增加储层导流通道的数量和开度,提高目标储层压降传递速率。待储层压力降至符合煤系气合采动力条件时进行合层排采,从而提高煤系合采各产气层的产气贡献。相较于常规增产改造措施,此方式能够减少煤系气储层在有效应力作用下的储层伤害,且有助于提高储层压降传递效率,增强煤系气的解吸和扩散,降低多层煤系气合采过程中的层间干扰。在以上研究基础上,认为地面井分层卸压的合采方式主要适用于储层地应力大、产层间距小的煤系气储层,且有望在薄互层煤系气储层增产改造及层间干扰严重的叠合共生煤系储层开发领域进行应用推广。

     

我国深部煤与瓦斯共采战略思考

高地应力、高瓦斯压力和低煤层透气性等因素严重制约着我国深部煤炭开采,且随着深部煤层开采条件逐步恶化,本煤层瓦斯治理难度凸显,通过保护层卸压开采的方式治理瓦斯和消除煤与瓦斯突出可达到事半功倍的效果。为了满足实际工程的需求,综述近年来我国在保护层开采技术、被保护层应力特性变化规律、裂隙系统演化规律、渗透率演化规律及被保护层卸压瓦斯抽采技术等方面的研究工作,总结并探讨了保护层卸压开采研究的不足,发现对处于弯曲下沉带内的超远距离上被保护层煤体卸压效果的关注较少,未能满足实际工程需求,根据保护层卸压开采期间超远距离上被保护层煤体变形特征及其横向裂隙开启和闭合特征,提出了保护层卸压开采的“时间窗口期”这一概念,同时指出,建立保护层开采与被保护层瓦斯流动特性演化的时空关系,构建瓦斯抽采“时间窗口期”判识模型,建立保护层卸压开采和超远距离上被保护层瓦斯治理时空协同模式是今后治理超远距离被保护层卸压瓦斯的重要方向。最后提出采用定向长距离钻孔抽采上被保护层卸压瓦斯的方法,并在河南平顶山矿区实践验证了其抽采效果。

     

深部煤层采动破坏电位响应特征与分布规律

为了研究采动破坏过程煤体电位信号的响应特征与规律,利用自主研发的矿用电位仪在河南薛湖煤矿25050综采工作面进行了现场测试。结果表明：煤层采动破坏过程能够产生显著的电位信号,电位响应特征能够揭示煤体应力状态的变化,随着回采工作面的推进,电位强度呈先增加后降低趋势,利用钻孔卸压后,煤体应力降低,电位信号随之下降;电位强度与钻屑量的空间分布规律基本一致,利用电位空间分布规律能够识别应力异常特征,出现“卡钻”现象时,煤体应力异常,电位强度出现峰值;当瓦斯指标超限或出现大能量煤炮事件时,电位信号呈超前增大趋势并伴随剧烈波动,利用电位信号能够识别煤岩动力灾害危险的前兆特征。研究成果表明利用电位手段可现场监测煤体采动破坏、预警煤岩动力灾害。     

天津东丽湖深部岩溶热储探测与储层参数研究及其开发利用潜力分析

【研究目的】天津市地热资源储量丰富、开发利用程度高,蓟县系雾迷山组三、四段白云岩热储是目前的主力开采层位,随着开发强度不断增大,部分地区开采潜力已达极限。探测深部地热资源、增加可开采资源量,成为保障天津地区地热可持续开发的有效途径之一。【研究方法】本次研究以东丽湖为重点研究区,开展深部热储地球物理探测,实施地热科学钻探CGSD-01井。【研究结果】主要结果包括：（1）CGSD-01井在3715m钻遇雾迷山组二段,上覆雾迷山组三段底部发育一套紫红色泥质白云岩夹浅灰色细晶白云岩,厚度约73m,裂隙不发育,具有隔水-弱透水性质;（2）CGSD-01井成井深度4051.68m,孔底温度105℃,单位涌水量1.53m³/h·m,渗透系数0.40m/d,导水系数48.69m²/d;（3）雾迷山组二段地热水类型为Cl·SO₄·HCO₃-Na型,矿化度1.7g/L,初步推断地热水来源于大气降水,主要发生混合、阳离子交替吸附、碳酸盐岩溶解、硫酸盐还原等作用,且未达到平衡;（4）蓟县系雾迷山组二段单井最大涌水量可达130m³/h,出水温度100℃,单井可满足约30万m2建筑物供暖需求。【结论】在天津地区深部热储第二空间首次探获高产能雾迷山组二段新储层,探明了热储结构和主要参数,显示出良好的资源前景。     

对河南省深部探矿设备与施工技术若干问题的思考

当前,开展深部第二空间找矿已经成为地质找矿工作的重点,而在深部找矿过程中,除了运用地、物、化、遥等新理论、新技术外,还必须使用钻探技术,以证实推断和探测的正确性。随着地质找矿勘探深度的增加,相应对钻探关键技术及其装备也提出了更高的要求。从现在起到今后若干年内,深部探矿将成为我国地勘单位的主攻方向。针对我国深部探矿设备、施工技术现状,论述了在设备选型中应注意的事项和配套的施工技术。     

地下水超采区域的采补平衡技术与治理方法探讨

结合我国各区域水资源利用现状,对部分地区地下水超采问题进行研究,提出地下水超采区域的采补平衡技术与治理方法。认为应在地下水超采区域采取采补平衡技术与井渠结合灌溉的办法,通过适时关停自备井、大力发展高效节水农业、减少开采地下水和建立水资源的统管机构等措施,逐渐完成城市地下水采补平衡与治理,促进区域地下水资源和生态环境社会的和谐发展。