韩城矿区构造煤纳米级孔隙结构的分形特征

构造变形可以引起煤纳米级孔隙结构的变化,变形机制的不同对孔隙结构的影响程度也不同。煤的孔隙非均质性极强,传统实验方法难以准确地描述孔隙结构的复杂性,而分形理论提供了描述这一复杂性的量化方法。基于渭北煤田韩城矿区不同类型构造煤的低温氮吸附实验,采用分形FHH方法,定量表征了构造变形对煤纳米级孔隙结构的影响程度。结果表明:韧性变形煤比脆性变形煤的孔隙分形维数高,孔隙结构复杂,非均质性增强,导致毛细凝聚效应增强,吸附滞后突出;构造煤分形维数随着平均孔径的降低和中孔含量的升高而增大,说明构造变形程度越大,平均孔径越小,孔隙结构越复杂。研究认为,分形维数定量反映了煤构造变形的强弱,可以指示煤中纳米级孔隙结构的变形程度。      

华北南部构造煤纳米级孔隙结构演化特征及作用机理

构造煤是在构造应力作用下,煤体发生变形或破坏的一类煤,在世界主要产煤国家皆有分布。构造变形不同程度的改变着煤的大分子结构和化学成分,而且也影响到构造煤的纳米级孔隙结构(<10 0 nm ) ,它是煤层气的主要吸附空间。通过构造煤显微组分和镜质组油浸最大反射率的测定,采用液氮吸附法对不同变质变形环境、不同变形系列构造煤的纳米级孔隙分类、孔隙结构特征进行了深入系统的研究,并结合高分辨透射电子显微镜和X射线衍射对大分子结构和孔隙结构的分析,结果表明:不同类型构造煤纳米级孔径结构自然分类,可将孔径结构划分为过渡孔(15～10 0 nm )、微孔(5～15 nm )、亚微孔(2 .5～5 nm )和极微孔(<2 .5 nm ) 4类。低煤级变形变质环境中随着构造变形的增强,不同类型构造煤过渡孔孔容明显降低,微孔及其下孔径段孔容明显增多,可见亚微孔和极微孔,过渡孔的比表面积大幅度降低,而亚微孔的却增加得较快。从脆韧性变形煤至韧性变形煤,总孔体积、累积比表面积、N2 吸附量随着构造变形的增强,这些结构参数均迅速增加,但中值半径进一步下降。非均质结构煤孔隙参数与弱脆性变形煤相当。中、高煤级变形变质环境形成的各种类型构造煤与低煤级变质变形环境相比,孔隙参数的变化基本一致。但不同类型构造煤的变化又有所区别     

大同煤田构造控煤特征研究

大同煤田位于山西省北部,主要含煤地层为石炭系太原组、二叠系山西组和侏罗系大同组。依据大同煤田构造发育特点,分析了区域构造对煤田构造格局的控制作用。研究认为,大同煤田主体为一向斜构造,控制了煤系的分布范围。区内控煤构造样式包括压缩构造和伸展构造两大类,前者分布于煤田边界,主要包括逆冲前锋构造、逆冲叠瓦构造、双冲构造、叠瓦扇构造等类型;后者主要分布在煤田内部,以正断层控制的堑垒构造类型为主,构成井田边界或采区边界。     

甘肃省榆中盆地沉积-构造特征及找煤方向

榆中盆地是一个较为独立的、边缘由断裂构造控制的中、新生代陆内盆地,基底为前寒武系变质岩,盆内含煤地层为中侏罗统阿干镇组,为河流相沉积体系;含煤地层及煤层赋存主要受断裂构造控制,控煤构造样式主要有逆冲叠瓦型、背斜—断裂组合、半地堑型。通过对榆中盆地的地质条件进行研究,结合以往的找煤成果,该区找煤方向主要应以逆冲断层的上盘和正断层的下盘为主,推断在盆地的东南缘和羊寨拗陷为煤炭资源的有利地段,也是今后进行煤田地质勘探的重点区域。     

碎裂煤显微裂隙分形结构及其孔渗特征

构造煤特有的孔裂隙系统决定了其不同类型具有独特的储层物性,而以脆性变形为主的碎裂煤发育区是煤层气勘探的有利区。根据贵州发耳煤矿9件煤样的显微镜观测和压汞实验数据,分析了构造煤微观变形和显微裂隙分形特征,进而对煤样孔隙渗透特征进行了研究。结果表明:碎裂煤显微裂隙信息维数分布在1.2~1.8;以信息维数为指标,可将碎裂煤划分为3类,信息维数分布范围分别为1.2~1.4、1.4~1.7和1.7~1.8;脆性构造变形增加了孔隙系统中大孔和中孔的孔容,构造变形越强烈,脆性系列构造煤的渗透性能越好。     

具有瓦斯突出危险性的构造煤特征及其意义

对构造煤的煤岩特征和自由基浓度特征进行了分析,探讨了其在地质勘探阶段作为煤层瓦斯突出危险性区域预测指标的可能性。     

阳泉新景矿高煤级煤的孔隙结构分形特征

分形理论是宏观上定量评价储层非均质性的有效手段。以阳泉新景矿高煤级煤样品压汞数据为基础,建立分形几何模型,定量描述了孔隙结构。实验结果表明：样品孔隙以纳米孔为主,孔径、比表面积及孔容也集中分布在纳米孔段。煤样孔径65 nm以上的孔隙具有显著的分形特征,分维值分布范围为2.89~2.99,体积增量呈现阶段式的变化,孔隙结构复杂;孔径65 nm以下孔隙几乎无分形特征,比表面积增量与孔径在对数坐标中呈线性关系;基于分形特征及分子运动规律,将储层孔隙以孔径65 nm为界划分为扩散孔和渗透孔2个大类6个小类。分维值与体积孔隙中值半径、总孔隙体积呈负相关,与孔径65 nm以上的孔隙体积、比表面积呈正相关,与孔隙度无相关性。分形分维值对储层结构具有较全面的表征能力,可以作为综合指标在煤储层孔隙研究中加以应用。     

鸡西盆地构造特征及控煤构造分析

鸡西煤盆地位于三江-穆棱煤盆地群内,属断拗型盆地,煤盆地构造受区域构造格局和构造演化的控制,构造格局具有南北分带、东西分区的基本特征,结合地层沉积特征及含煤岩系展布特征分析,建立了赋煤构造单元划分方案;煤盆地可分为北部坳陷、恒山隆起、南部坳陷和敦密断裂带4个三级赋煤构造单元,北部坳陷和南部坳陷进一步划分出3个四级赋煤构造单元;区内控煤构造样式划分为2大类4种类型,以伸展和挤压为主,主要包括单斜断块、堑垒构造、掀斜断块和逆冲褶皱型。     

准东煤田构造特征及控煤作用研究

构造控煤在采矿安全中扮演着重要的角色,但现有资料对准东煤田构造研究较少,为使煤炭安全高效开采,需有针对性地进行煤田开采地质条件研究。以准东煤田构造特征为研究对象,通过统计断裂构造信息,使用分形维数(分维)定量表征了构造复杂程度,探讨了准东煤田现今构造特征和构造动力成因,分析了构造特征对煤田开采地质条件的影响。结果表明：准东煤田断裂以正断层发育为主,少量大型走滑断层;通过对构造复杂程度的定量表征,煤田大部分区域构造分维为0.5～0.9,表明煤田的总体构造格局较复杂。准东地区主要经历了晚海西期、印支期、燕山期及喜马拉雅期四期构造运动,其中在侏罗系煤层形成后,燕山期南北和东北向挤压应力对煤田改造作用较大,且在该期构造运动后准东煤田构造格局基本形成。受多期构造演化作用的控制,准东煤田形成了多种典型控煤构造样式：复向斜型褶皱构造划分了卡拉美丽山前凹陷带的构造格局;叠瓦式逆冲构造主要表现为构造上盘剥蚀严重,含煤性较差,而下盘煤系保存较好,两侧逆冲断层使得煤层遭受切割,煤层在断层的分界处工程地质条件较为复杂,增大了开采难度;推覆式构造主要表现为使煤系在垂向上重复出现,在煤田勘探时增加了找煤难度,发育...     

高煤阶煤孔隙结构及分形特征

高煤阶煤与中低煤阶煤在孔隙结构特征方面存在明显差异,分形理论为定量描述高煤阶煤储层孔隙特征提供了有效手段。基于扫描电镜、压汞实验和孔渗测试,以华北地区最大镜质体反射率(Ro,max)在19%~295%之间的9个煤样为研究对象,采用分段回归的方法对各样品进行不同孔径段分形维数计算,并讨论了孔隙结构分形维数与孔隙体积百分比、Ro,max、孔隙度和渗透率的关系。结果表明,高煤阶煤微小孔发育,半封闭孔含量较高,孔隙连通性一般,且孔隙结构具有明显的分段分形特征,同一煤样的超大孔(孔隙半径r＞5 μm)、大孔(05 μm＜r＜5 μm)、中孔(005 μm＜r＜05 μm)和微小孔(r＜005 μm)的分形维数依次减小;各煤样超大孔、大孔、中孔分形维数均随Ro,max增加而增加,随对应孔隙体积百分比增加而减小;孔隙度或渗透率与超大孔、大孔和中孔、微小孔分形维数分别呈二次相关、线性正相关、负相关;各分形区间分形维数分布的偏度和峰度与孔隙度或渗透率分别呈高度正相关和负相关,这为高煤阶煤孔隙度、渗透率提供了理想的线性方程(y=ax+b)预测模型。     

中阶构造煤等温吸附/解吸特征及机理

选择四个不同变形程度的中阶煤样品作为研究对象,通过开展煤样的等温CH4吸附/解吸实验、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)测试分析,研究了构造煤等温吸附/解吸性随煤变形程度的演化特征及其地球化学机理.结果表明,构造煤等温CH4吸附和解吸曲线随压力升高均呈现先快速增大后逐渐稳定的变化趋势,符合I型等温线...     

构造煤与原生结构煤的显微傅立叶红外光谱特征对比研究

通过对平顶山、郑州和南票三大矿区石炭二叠纪含煤岩系中高煤级烟煤和无烟煤的显微傅立叶红外光谱分析，探讨了原生结构煤与构造煤的有机大分子结构演化特征及其影响因素。结果表明，构造应力有利于煤中氢发生化学环境转移，使脂肪烃含量相对减少、稳定的芳香烃含量相对增加，促进煤大分子结构缩合度和有序度增加。     

构造煤与原生结构煤的孔隙结构及吸附性差异

基于晋城和焦作煤样的吸附实验,对比分析了构造煤与原生结构煤的孔隙结构、吸附能力差异及其影响因素。结果表明,与原生结构煤相比,构造煤低温液氮吸附两阶段的拐点相对提前,中值孔径显著偏小,总孔容、微孔-中孔范围内各孔径段孔容以及相应的孔比表面积均要大几到十几倍。构造煤平均孔容具有微孔≈小孔>中孔的特点,原生结构煤却呈中孔>小孔≈微孔的规律,但两类煤体分段孔比表面积比例却不存在实质性差别。同时,构造煤吸附能力显著强于相同煤级的原生结构煤,原因在于构造煤的吸附孔孔容及相应的孔比表面积显著较高。此外,构造动力对煤孔隙结构乃至煤吸附性的改造可能涉及与煤大分子结构相关的微孔层次,有关现象和机理值得进一步深入探讨。     

不同煤级煤层气吸附扩散系数分析

应用扩散理论模型模拟吸附扩散过程,根据四种煤级煤样的平衡水和注水等温吸附实验数据计算吸附扩散系数,研究吸附扩散的规律。研究表明：煤的孔隙结构是影响煤吸附扩散过程的主要因素。液态水对煤的润湿性随煤级增高而降低,对吸附扩散过程的影响逐渐减小,大孔和中孔发育的煤扩散速率较快,扩散系数高,过渡孔和微孔发育的煤相对扩散速率较慢,扩散系数低。     

Fractal Characteristics of Coal Pores Based on Classic Geometry and Thermodynamics Models

To better understand the characteristics of coal pores and their influence on coal reservoirs, coal pores in eight main coalfields of North China were analyzed by mercury porosimetry and scanning electron microscopy (SEM). Fractal characteristics of coal pores (size distribution and structure) were researched using two fractal models: classic geometry and thermodynamics. These two models establish the relationship between fractal dimensions and coal pores characteristics. New results include: (1) SEM imaging and fractal analysis show that coal reservoirs generally have very high heterogeneity; (2) coal pore structures have fractal characteristics and fractal dimensions characteristic of pore structures are controlled by the composition (e.g., ash, moisture, volatile component) and pore parameters (e.g., pore diameter, micro pores content) of coals; (3) the fractal dimensions (D1 and D2) of coal pores have good correlations with the heterogeneity of coal pore structures. Larger fractal dimensions correlate to higher heterogeneity of pore structures. The fractal dimensions (D1 and D2) have strong negative linear correlations with the sorted coefficient of coals (R2=0.719 and 0.639, respectively) that shows the heterogeneity of coal pores; (4) fractal dimension D1 and petrologic permeability of coals have a strong negative exponential correlation (R2=0.82). However, fractal dimension D2 and petrologic permeability of coals have no obvious correlation; and (5) the model of classic geometry is more accurate for fractal characterization of coal pores in coal reservoirs than that of thermodynamics by optimization.     

冀中坳陷束鹿凹陷潜山分类与成藏模式

冀中坳陷束鹿凹陷发育于太古宙变质岩结晶基底上,其经历了中晚元古代裂陷槽阶段、古生代克拉通盆地阶段、中生代构造转换调整阶段和新生代断陷型盆地等4个阶段,为一典型地台-断陷-坳陷多层结构的复合盆地。盆地历经多次构造运动改造,潜山较发育,类型多样。在总结前人对潜山研究的基础上,结合束鹿凹陷三维连片地震资料,对该地区潜山类型进行系统划分,并对典型潜山的构造特征及生储盖匹配关系进行了描述。研究区潜山根据成因可划分为剥蚀型潜山和拉张型潜山两大类,根据形态可划分为剥蚀残丘型潜山、不整合潜山、断阶型潜山、断槽冲蚀沟型潜山、断垒型潜山和断块型潜山等类型。束鹿凹陷潜山的发育具有分带性,按潜山的构造位置,分为凸起潜山带、缓坡潜山带、洼槽潜山带和陡坡潜山带,不同构造带发育不同类型的潜山。研究结果表明束鹿凹陷中新元古界、古生界潜山数量众多,规模较大,是束鹿凹陷实现油气突破的一种重要油气藏类型。     

非饱和土壤水力参数预测的分形模型

综述了利用分形几何理论,可在土壤水力性质,包括土壤水分特征曲线及水力传导系数与土壤结构分维之间建立起一定的函数关系式.这些函数关系式大多与Campbell定律具有相同或相似的幂定律形式,一方面揭示了Campbell定律的物理实质,另一方面可用于土壤持水量及水力传导系数的预测.     

冰川动力学模式及其对中国冰川变化预测的适应性

冰川动力学模式以其优越的物理过程描述能力,在冰川变化的预测研究中占有重要地位.其中“频率响应模式”、“剖面形状因子模式”和“冰流模式”较为成熟,并且具备对山岳冰川演变的模拟分析能力.从发展历史、主要利弊以及适用条件和范围几个方面,对上述3种模式进行了讨论,并对其在我国冰川上的运用前景进行了探讨.