淮南煤田张集煤矿煤层中稳定有机碳同位素分布特征

通过对淮南煤田张集煤矿9个煤层的33个煤样稳定有机碳同位素的分析,研究了碳同位素值(δ13C)在煤层中的分布特征和变化趋势.研究表明:张集煤矿煤的δ13C值范围为-23.44‰-25.37‰,平均-24.18‰,不同煤层的δ13C值范围不同,为煤层识别和对比提供了新的依据;自下而上由4-1煤至11-2煤层碳同位素均值呈波动变化,在6煤和9-1煤处分别达到极小值和极大值,这种差异反应了不同煤层的成煤植物生长时期古环境的变化,特别是大气中CO2和温度的变化,与沉积环境也存在着相关性.     

淮北煤田煤中常量金属元素特征及其对煤成烃的影响

煤中常量金属元素是煤的重要组成,也是影响煤物理化学性质及加工利用的主要因素。通过测试淮北煤田16个煤样的4种常量金属元素（Fe、Ca、K和Ti）含量,分析其含量和赋存特征,并在此基础上,对去除铁元素的煤样和原煤样进行了热模拟实验。实验结果表明,4种元素含量的变异系数较大,元素来源具有多样性;钾元素主要以无机状态存在,其他元素以无机和有机结合态存在;去除铁元素的煤样热解烃含量的降低幅度较大。     

宿南矿区祁东煤矿煤层含气量和组分特征及其影响因素分析

为研究宿南矿区祁东煤矿煤层气地质和地球化学特征及影响因素,在样品采集和测试基础上对含气量及组分进行测定,并探讨了影响因素。结果表明：煤层气组分以CH₄为主,含量为62.14%～98.0%(平均含量为87.57%);次为CO₂和N₂,含量分别为0.00～8.63%(平均含量为4.08%)和0.15%～30.17%(平均含量为9.21%)。甲烷浓度与含气量成正比,与N₂浓度成反比。含气量随埋深增加而增加,但甲烷浓度变化不明显。另外,甲烷浓度和含气量与煤层厚度、顶板厚度呈弱正相关关系。含气量与水分关系为弱负相关,与灰分和挥发分为弱正相关。     

淮北煤田上石盒子组层序特征及煤层气评价

淮北煤田煤层气勘探与开发工作尚处于起步阶段。应用层序地层学原理,评价煤田的生、储、盖组合条件,对于指导煤层气的勘探与开发具有实际意义。本文在原来常规的沉积相分析基础上,利用钻孔测井资料,重点对3号煤段的层序地层格架进行了研究,指出K3砂岩为好的储气层,具有煤层气开发前景。     

淮北煤田二叠纪煤中稀土元素地球化学研究

从淮北煤田二叠系10,7,5,4和3煤层中采集34个样品,采用等离子体质谱（ICP-MS）、中子活化（INNA）、等离子体发射光谱（ICP-AES）等方法对样品中主量元素和稀土元素进行了测试,利用X射线衍射等方法对煤中矿物质及其煤质参数进行了测定。在各种测试的基础上,全面分析了稀土元素含量特征、空间分布规律、地球化学参数和分布模式,探讨了淮北煤田二叠纪煤中稀土元素的主要来源及其在煤中的主要赋存方式。研究表明：与华北和国内外其他地区相比,本区煤层中稀土元素相对富集;产于石盒子组煤中的稀土元素含量高于山两组的,在同一煤层中自下而下稀土元素含量有增高趋势,在顶底板中可能出现富集。Ce呈正异常,Eu明显负异常,不同煤层稀土元素的分布模式相似,稀土元素和灰分具有较好的正相关,∑REE与灰分、灰分中的主要元素以及典型陆源灰分中的微量元素正相关,与反映海相的低灰组分相关性较差。结合煤中矿物质的X射线衍射结果,分析获知,淮北煤田二叠纪成煤环境基本不受海水影响,稀土元素主要由陆源供给,而且主要赋存在以高岭石、伊利石为主的粘土矿物中。     

淮北煤田构造特征和形成机制

淮北煤田位于徐宿弧形推覆构造带前缘和外缘带。通过分析区域地质资料,并结合野外地质调查,探讨了淮北煤田的构造、演化特征及其形成机制。结果表明：①以宿北断裂为界将淮北煤田划分为南、北2个构造分区,北区构造线总体走向近SN-NNE,呈向西凸出的弧形展布,以逆冲断层为主,发育侏罗山式长轴褶皱;南区构造线走向NNW和NNE,以正断层和开阔短轴褶皱为主。②北区处于徐宿推覆构造主体部位,萧县背斜及其以东地区为上盘推覆体,萧县背斜以西地区属上盘推覆体;南区以西寺坡断层为界,该断层以东地带位于徐宿弧形构造带东南末端,属推覆构造上覆系统,西寺坡断层以西地区为推覆体下伏系统。③自石炭-二叠纪含煤地层沉积后,淮北煤田至少经历了3期较大的构造事件,即印支期近SN方向的挤压,形成近EW向断裂构造为主;燕山早期NWW-SEE方向的强烈挤压作用,形成徐宿弧形构造;燕山晚期NNE-SSW方向挤压,在煤田内形成大量NNE-SSW方向正断层。     

淮北煤田煤中汞的赋存状态

系统采集淮北煤田10、7、5、4和3煤层的29个煤样品, 采用逐级化学提取方法研究了煤中汞的赋存状态, 根据提取步骤和汞的特性, 将煤中的汞分为水溶态、离子交换态、有机态、碳酸盐结合态、硅酸盐结合态和硫化物结合态, 利用Flow Injection Mercury System(FIMS)分析了样品中总汞和不同形态中汞的含量.测试结果表明, 与华北石炭-二叠纪煤、中国煤以及美国煤含量相比较, 淮北煤田煤中汞的含量明显富集.逐级化学提取实验结果和煤中汞与硫、灰分的相关分析结果表明, 岩浆的侵入对煤中汞的赋存状态有较大的影响, 不受岩浆侵入影响的10、4和3煤层煤中的汞主要以有机态和硫化物结合态存在, 受岩浆侵入影响的5和7煤层中的汞主要以硅酸盐结合态存在.      

淮南煤田刘庄煤矿深部煤层气地质特征

为了查明刘庄煤矿深部煤层气赋存及开发地质条件,在井田内实施了两口煤层气探井,并开展了系统的分析测试工作。结果表明:刘庄深部勘查区主要煤层孔隙度一般为4.14%~4.77%,比表面积集中在2.184~5.228m 2/g,13-1煤层、11-2煤层和8煤层试井渗透率分别为0.12mD、0.09mD和0.08mD,孔裂隙系统发育一般,属于渗透性差的储集层;储层压力梯度大于静水压力梯度,属高异常压力范畴;主要煤层兰氏压力平均为2.61MPa,兰氏体积平均为6.74m 3/t,吸附能力较低;LT-1井气测录井过程中共出现14层气测异常,异常层段全烃含量均较低,最大为3.701%(16-1煤);主要煤层的含气量分布在0.21~1.47m 3/t,平均0.65m 3/t,主要煤层含气饱和度均很低,最大值仅为18.0%。综合分析认为,刘庄煤矿深部主要煤层埋深大,孔裂隙系统发育差,渗透率低,而且具有低含气量和低饱和度的特征,煤层气勘探风险较高。     

河东煤田晚古生代层序地层的碳氧同位素特征

系统分析了河东煤田上石炭统(C₂)-下二叠统下部(P₁¹)45个碳酸盐岩样品的碳氧同位素在层序中的分布特征,探讨了碳氧同位素应用于层序划分及对比、相对海平面变化研究及晚古生代地层沉积相研究的可能性。研究表明,碳氧同位素在C₂及P₁1的三级层序中的分布特征是不相同的,从TST到HST,在C₂的三级层序中,δ¹³C及δ¹⁸O不断变重;在P₁¹的三级层序中,δ¹³C不断变轻,而δ¹⁸O不断变重。这种规律在P₁¹每个三级层序中均相似,垂向上显示出韵律性。横向上,δ¹³C及Z值总体具有由北向南升高的趋势。碳氧同位素在层序中的分布是受聚煤作用、陆源物质的注入、古气候、沉积环境及时间等控制的。     

安鹤煤田王家岭煤矿深部煤层气地质学特征

根据煤田勘探资料,参考相关的研究成果,分析论述了安鹤煤田王家岭煤矿深部勘探区煤层气地质学特征本区煤层含量气较高,煤层气资源丰富,储层压力较大,渗透性较好,水动力条件对煤层气的保存极为有利,形成水动力封闭,有利于煤层气储藏,具有勘探开发的潜力.鉴于王家岭煤矿深部区无烟煤处于瓦斯突出危险区,进行煤层气开发还具有减灾意义.     

西山区块煤储层含气性及甲烷碳同位素分布特征

煤层含气性是决定煤层气勘探开发的重要参数,煤层气甲烷碳同位素能有效反映煤层气的赋存条件。根据煤层气井实测含气量数据,剖析了山西沁水盆地煤层含气量分布特征,建立了煤层含气量与煤层埋深、地质构造之间的相关关系和模型,探讨了煤层甲烷碳同位素分布特征及其对含气性分布的指示作用。研究表明：西山区块2号煤层平均含气量6.87 m³/t,8号煤层平均含气量8.4 m³/t,9号煤层平均含气量7.6 m³/t,煤层含气量主要受煤层埋深和构造形态的影响。研究区8号煤层甲烷碳同位素为–65.33‰~–40.94‰,平均–45.88‰,煤层含气量与甲烷碳同位素之间成正相关关系,随着含气量的增加,甲烷碳同位素也逐渐变重。煤层甲烷碳同位素主要受控于煤层气解吸–扩散–运移效应和地下水动力作用等。     

淮北煤中几种具有环境意义的微量元素分布

通过中子活化法,对淮北煤田主采煤层中和相对应的灰中几种具有环境意义的微量元素含量进行了测试,分析了它们在煤中和灰中的含量分布,并与中国和华北煤田煤中的平均值进行了对比,以便为煤和煤灰的综合利用提供基础资料。     

岩浆侵入煤层中锑的赋存特征——以淮北卧龙湖矿为例

为探讨岩浆蚀变作用对煤层中锑赋存特征的影响,系统采集安徽淮北煤田卧龙湖煤矿岩浆侵入煤层侵入岩和全煤层样品共12个,利用原子荧光光谱法（AFS）测定样品中Sb含量,并对煤质参数进行分析。结果表明：卧龙湖煤矿岩浆侵入区煤表现为超低挥发分,中等灰分,特低硫的特点,煤中的硫主要以有机硫和黄铁矿硫存在。受岩浆热液影响,煤中灰分增加,挥发分减少;岩浆蚀变煤层中锑明显富集,算术平均值达到10.48 mg/kg,且侵入岩上方煤中Sb的平均含量明显增高,煤岩接触带位置Sb的含量达到最高值（13.93 mg/kg）;岩浆蚀变煤中的锑主要以无机结合态形式存在（相关系数r为0.74）,有机硫与煤中Sb呈显著负相关（相关系数r为-0.60）。岩浆侵入作用导致卧龙湖煤矿煤的煤质特征及煤层中锑的赋存方式受到不同程度的影响,研究结果可为特殊地质作用下煤中锑的环境地球化学特征提供参考。     

Abundances and isotopic compositions of rhenium and osmium in pyrite samples from the Huaibei coalfield,Anhui, China

Two pyrite samples from the Shihezi Formation (Lower Permian), Huaibei coalfield, Anhui, China, have been analyzed for abundances and isotopic compositions of rhenium and osmium using negative thermal ion mass spectrometry. The Re–Os ages of the pyrites are 64.4 and 226 Ma, which are younger than the formation age of the coal seam. The pyrite samples may consist of pyrite formed at various stages during the history of coal formation. The γ_Os values of the two pyrite samples are + 17 and + 18, respectively. Such high γ_Os values are reported for the first time for recycles crustal materials from a sedimentary basin.     

鄂尔多斯盆地兴县地区煤层气地球化学特征及成因

煤层气化学组分、甲烷碳氢同位素特征对煤层气成因、分布规律和煤层气资源评价具有重要意义。为了查明河东煤田北部兴县地区山西组、太原组煤层甲烷及二氧化碳成因,采集研究区煤层气井解吸气样,通过组分分析、CH₄碳氢同位素和CO₂碳同位素测试,根据煤层气成因图版,分析了煤层气稳定同位素的地质影响因素,揭示了研究区煤层气成因。结果表明,区内主力煤层的甲烷碳同位素存在明显差异：8煤甲烷δ¹³C₁值介于-55.1‰~-44.2‰,平均为-49.2‰;13煤δ¹³C₁值介于-65.7‰~-55.7‰,平均为-59.8‰。同一煤层内甲烷碳同位素呈现出随煤层埋深增加而变重、随水动力条件增强变轻的特点;甲烷碳同位素偏轻,重烃组分偏少,表明受到一定因素或次生作用的影响。8煤以热成因气为主,13煤以次生生物成因气为主。研究区8煤δ¹³C （CO₂）介于-17.3‰~-4.8‰,13煤δ¹³C （CO₂）介于-26.3‰~-6.9‰,二氧化碳为煤热演化初期或最近一次煤层抬升再沉降后煤中有机质热裂解产生。研究成果为明确该区煤层气勘探开发方向提供了理论依据。     

塔里木盆地北缘库拜煤田陡倾斜煤储层纳米孔隙特征及其地质控制

近年来新疆塔里木盆地北缘库拜煤田陡倾斜煤储层成为我国煤层气勘探开发新热点,部分煤层气井相继取得高产。本次采集了库拜煤田陡倾斜储层不同深度及煤体结构共61块煤样,通过煤岩组分与成熟度、低温液氮吸附、等温吸附等实验,分析了陡倾斜煤储层纳米孔隙结构特征及其地质控制。结果表明：受控于南天山山前冲断带内部不同部位剪切及挤压强度的非均质性,库拜煤田陡倾斜储层纳米孔隙体积随深度增加先增大后减小;随煤体破坏程度的增大,煤岩纳米孔隙体积相应增加且其孔隙结构复杂程度趋于复杂;陡倾斜储层倒转位置煤体变形相对增强,构造煤发育程度较高,煤岩纳米孔隙体积以及比表面积相应增大,甲烷吸附能力强、含气性较好。研究成果对陡倾斜储层煤层气勘探和开发具有重要指导意义。     

沁水煤层气田高阶煤解吸气碳同位素分馏特征及其意义

沁水盆地是我国煤层气勘探开发的重要有利区,沁水煤层气田位于盆地东南部。对采自沁水煤层气田两口井的煤开展了罐解吸实验。结果表明,该地区煤层气解吸速率很快,96 h后解吸气量都达到了总解吸气量的60%~85%,720 h后解吸过程基本结束;解吸气量大,平均在18 m3/t以上。煤层气解吸过程中甲烷发生碳同位素分馏,δ13C1值变化与解吸率呈良好的线性关系,参考这种正相关关系曲线,定期监视煤层气降压排采过程中甲烷δ13C1值的变化情况,可以大致推测出该地区煤层气解吸率,从而预测煤层气的采出程度。跟踪测试沁水煤层气田A1和A1-3井在试采过程的甲烷δ13C1变化情况,推测现在采出的煤层气可能主要是煤层裂隙中以游离形式存在的煤层气,表明该区煤层气稳产性较好,资源前景广阔。     

淮北芦岭煤矿煤层顶板水平井煤层气抽采效果分析

淮北芦岭煤矿为高瓦斯突出矿井,煤层碎软低渗,瓦斯抽采困难。应用“十二五”期间开发的紧邻煤层顶板水平井分段压裂煤层气高效抽采技术,试验井已取得产气突破。为了深入分析评价地面煤层气抽采对煤矿瓦斯灾害的防治效果,基于目标煤层特征,分析煤层顶板水平井的产气规律,利用产能数值模拟技术,对生产井数据进行了历史拟合,在此基础上,进行水平井产能预测,分析水平井抽采过程中煤层气含量和储层压力变化趋势。结果表明：水平井抽采影响范围主要为裂缝和近井筒区域,井筒-裂缝系统外部区域受影响较小;水平井影响范围随抽采时间的延长逐渐增大,预测1、3、5、8、10 a的影响面积分别为0.113、0.193、0.242、0.311、0.350 km²;随着水平井抽采时间的延长,剩余含气量和储层压力逐渐降低,预测水平井抽采5 a,水平井控制范围内瓦斯含量最低可降至2.86 m³/t,平均可降至4.2 m³/t,降低50.6%。储层压力最低可降至0.85 MPa,平均可降至2.30 MPa,降低66.2%。煤层顶板水平井技术对煤层气开发和瓦斯灾害防治效果显著,是实现碎软低渗煤层瓦斯地面预抽的有效手段。     

安徽淮北煤田二叠系沉积环境与聚煤规律分析

通过对大量钻孔资料分析,运用沉积学、煤田地质学的基本理论和方法,分析了淮北煤田二叠系的沉积特征、沉积序列和沉积环境及其演化,鉴别了沉积相,初步进行了聚煤规律分析。研究表明,淮北煤田二叠系广泛发育三角洲沉积体系,而且三角洲沉积体系的废弃阶段是聚煤作用的最佳时期,三角洲平原是聚煤的最佳场所。