温度对低煤阶煤生物甲烷生成的影响

温度是煤层生物甲烷生成的重要控制因素之一。为研究不同温度条件下生物甲烷的生成量及其变化规律,在实验室条件下,对河南义马低煤阶煤在不同温度(25℃、35℃、45℃、55℃、65)℃下进行了生物甲烷模拟生成实验,并通过对不同反应阶段生成气体的组分及体积分数的检测,探讨了温度对低煤阶煤之甲烷生成的影响。实验结果表明:35℃时,生物甲烷含量最大,而在45℃和55℃时,甲烷含量有所下降;随着反应的持续进行,生成气体中甲烷体积分数逐渐增高(由11.4%增至65.71%),而二氧化碳的体积分数则呈下降趋势(由30.59%降至15.37%)。     

高、低煤阶煤层气富集主控因素的差异性分析

不同煤阶煤的物理化学性质存在着显著差别,这直接影响着不同煤阶煤储层的物性和煤层气的富集。结合煤层气富集控制因素,分析了包括煤层条件、构造、构造热事件和水动力条件对于不同煤阶煤层气富集控制的差异性,高煤阶煤层产气量大,吸附能力强,含气量高;构造影响着高、低煤阶煤的区域分布,构造抬升导致高煤阶煤层渗透率增大,利于煤层气的运聚或散失;构造热事件使得煤层气大量生成,并对煤储层进行改造;水文地质条件影响着不同煤阶煤层气的保存,并能促进低煤阶煤层气的生成。这些主控因素对不同煤阶煤层气富集控制的差异将影响其成藏的差异,从而导致针对不同煤阶煤层气的勘探过程需要采用不同的评价方法和开采技术。     

准噶尔盆地南缘煤系水矿化度对低煤阶煤层气的影响

煤系水矿化度是影响低煤阶煤层气生成、运移和成藏的重要因素之一。以新疆准噶尔盆地南缘地区为研究区,把研究区划分为8个水文地质单元,分析了研究区煤系水矿化度的分布特征及其对产甲烷菌生存的影响。以1 000 m埋深为例,估算了各个水文地质单元内煤系水的甲烷溶解度,据此分析评价了各水文地质单元溶解运移甲烷的能力。通过煤系水的矿化度分布、氯离子浓度和区域地质构造形态分析,综合判断区域内煤系水的大致流向。以准南地区硫磺沟水文地质单元为例,探讨了矿化度与煤层气富集成藏的关系。研究结果表明,研究区矿化度分布具有南北分带、东西分段的特征。后峡水文地质单元、玛纳斯河-呼图壁河水文地质单元的南部、硫磺沟水文地质单元的南端和阜康水文地质单元的西部地区矿化度有利于产甲烷菌的生存和产气。后峡水文地质单元溶解运移甲烷能力最强。地下水的流向大致由南向北,地表水的径流会使地下水流向发生偏转。指出了硫磺沟水文地质单元内高矿化度中心和低水位的汇水洼地是低煤阶煤层气富集成藏的地区。     

中国低煤阶煤层气资源区块评价方法讨论——以准噶尔盆地为例

针对国内低阶煤层气储量大、开采困难等特点,运用中高煤阶煤层气区块评价的方法,层次分析法以及模糊数学综合评价法,结合准噶尔盆地煤层气资源特征,得出了一套适合国内主要低煤阶煤层气区块评价的方法.并运用准噶尔盆地煤层气的各项数据进行计算来验证这种方法,确定了本方法的正确性、可靠性;最后通过讨论确定本文方法对于其他低煤阶含煤盆地的煤层气资源评价具可信性及普遍性.     

鄂尔多斯盆地侏罗系低煤阶煤层气系统演化

低煤阶煤层气作为一种非常规天然气资源,具有良好的勘探开发前景。我国低煤阶煤层气资源丰富,进行低煤阶煤层气系统演化分析,对其富集成藏及开发具有重要的理论意义。鄂尔多斯盆地煤层甲烷的碳同位素δ¹³C₁为–33.1‰~–80.0‰,氢同位素δ_CH4为–235‰~–268‰。该盆地侏罗系煤层气藏主要有次生生物气与热成因气构成的混合型煤层气藏和热成因气藏两种类型。据构造热事件、煤层气组分及成因,结合不同阶段的煤层埋深、变质程度和生气特征等,将鄂尔多斯盆地侏罗系低煤阶煤层气系统演化划分为4个阶段：煤系浅埋–原生生物气阶段﹑煤系深埋–热成因气阶段﹑煤系抬升–吸附气逃逸散失阶段﹑煤系局部沉降–次生生物气补充阶段。其中,煤系深埋–热成因气阶段和局部沉降–次生生物气阶段是低煤阶煤层气资源的主要形成阶段。次生生物气的补充是鄂尔多斯盆地侏罗系低煤阶煤层气成功开发的重要气源。鄂尔多斯盆地侏罗系煤层气藏应属于单斜式富气成藏模式。     

煤基质中甲烷扩散动力学特性研究

甲烷在煤基质中的质量传递过程可用费克第一定律或费克第二定律来模拟。本文通过等温吸附-解吸实验的动力学数据,以费克第二定律为理论基础,对煤基质球形单元模型建立了试验求取扩散特性的方法。晋城煤样等温吸附及解吸实验的数据处理结果表明,吸附-解吸速率均随压力及煤样气含量的增加而增加;吸附速率与解吸速率随压力的变化曲线基本相同。     

吐哈—三塘湖盆地低煤阶煤层气成藏特征研究

正吐哈(吐鲁番—哈密)—三塘湖盆地低煤阶煤层气资源丰富,但低煤阶煤层气成藏规律认识不足。本文在分析吐哈—三塘湖低煤阶煤层气含气性和成因的基础上,从水文地质条件和构造条件等方面,探讨了研究区低煤阶煤层气成藏的重要条件,提出该区的成藏模式,明确低煤阶煤层气勘探方向,对研究区后续的煤层气勘探开发具有一定的借鉴作用。     

珲春盆地低煤阶煤层气富集规律

珲春盆地煤层气取得工业突破对我国低煤阶含煤盆地的煤层气勘探具有重要意义。通过对珲春盆地低煤阶煤层气成藏条件的深入剖析,探讨了低煤阶煤层气富集的主控因素及其成藏模式。结果表明,珲春盆地具有煤阶低、煤层多、煤层薄的特点,构造作用、沉积特征和岩浆岩侵入是其富集成藏的主控因素。盆地西部的褶皱和断层伴生带不仅为生物气创造有利环境,而且为煤层气二次成藏提供场所,形成\     

Role of coal type and rank on methane sorption characteristics of Bowen Basin, Australia coals

The effect of coal composition, particularly the organic fraction, upon gas sorption has been investigated for Bowen Basin and Sydney Basin, Australia coals. Maceral composition influences on gas retention and release were investigated using isorank pairs of hand-picked bright and dull coal in the rank range of high volatile bituminous (0.78% R_{o max}) to anthracite (3.01% R_{o max}). Adsorption isotherm results of dry coals indicated that Langmuir volume (V_L) for bright and dull coal types followed discrete, second-order polynomial trends with increasing rank. Bright coals had a minimum V_L at 1.72% R_{o max} and dull coals had a minimum V_L at 1.17% R_{o max}. At low rank, V_L was greater in bright coal by about 10 cm³/g, but as rank increased, the bright and dull trends converged and crossed at 1.65% R_{o max}. At ranks higher than 1.65% R_{o max}, both bright and dull coals followed similar trends. These competing trends mean that the importance of maceral composition on V_L varies according to rank. In high volatile bituminous coals, increases in vitrinite content are associated with increases in adsorption capacity. At ranks higher than medium to low volatile bituminous, changes in maceral composition may exert relatively little influence on adsorption capacity. The Langmuir pressure (P_L) showed a strong relationship of decreasing P_L with increasing rank, which was not related to coal type. It is suggested that the observed trend is related to a decrease in the heterogeneity of the pore surfaces, and subsequent increased coverage by the adsorbate, as coal rank increases. Desorption rate studies on crushed samples show that dull coals desorb more rapidly than bright coals and that desorption rate is also a function of rank. Coals of lower rank have higher effective diffusivities. Mineral matter was found to have no influence on desorption rate of these finely crushed samples. The evolution of the coal pore structure with changing rank is implicated in diffusion rate differences.     

软煤和硬煤的甲烷吸附扩散特性对比

研究煤的吸附和放散特性,对于查明煤与瓦斯突出中甲烷的作用,提高煤层气采收率或矿井抽采率具有重要作用。通过自行研制的实验装置,对河南新安矿和平煤一矿软煤和硬煤甲烷吸附和扩散的性质、相同吸附压力下的吸附量和Langmuir吸附常数的差异进行分析,阐明煤表面能的控制因素,查明煤在初始解吸时刻的扩散系数。结果表明,同一煤层中软煤比共生的硬煤具有更大的Langmuir吸附体积,在同一吸附压力下同阶煤的吸附量与煤的软硬和吸附压力有关,软煤和硬煤的表面能与煤阶有关,短时间解吸时软煤扩散系数大于硬煤,长时间解吸后硬煤的扩散系数大于软煤,且软硬煤的扩散系数均随解吸时间延长和吸附平衡压力的增加而减小。     

新疆地区侏罗系中低变质煤储层吸附特征及煤层气资源前景

利用高压吸附仪对新疆主要沉积盆地侏罗系煤储层的甲烷吸附能力进行了测试。测试结果表明中低变质煤的吸附能力普遍较低 ,且吸附能力随煤镜质组反射率值的增加而增加 ,随煤中水分的增加而减小 ,其原因与煤的微孔特征有关。根据煤储层的吸附兰氏体积 ,新疆侏罗系煤储层可分为 4类区 ,并认为新疆具有煤层气资源前景的地区分布在煤的吸附兰氏体积大于 12m3 /t的第三类区及第四类区     

准噶尔盆地南缘低煤阶煤储层可动流体及孔径分布特征

为分析准噶尔盆地南缘（简称准南）低煤阶煤储层可动流体、束缚流体以及孔径分布特征,对准南6个矿区6个煤样进行了高速离心和低场核磁共振实验。实验结果表明：准南低煤阶煤以吸附孔发育最优,其次为渗流孔和裂隙。建立束缚水状态的最佳离心力为1.380 MPa;结合饱和水状态和束缚水状态的核磁共振T₂谱,得到可动流体孔隙度为0.45%~1.89%,平均1.29%;束缚流体孔隙度为1.03%~7.45%,平均4.18%,可动流体孔隙度与渗透率呈幂指数关系（R²=0.935 8）。根据\     

低变质煤的煤层气开发潜力——以鄂尔多斯盆地侏罗系为例

以鄂尔多斯盆地侏罗系为例,分析了低变质煤的煤层气地质特征、保存条件、主要储层参数的分布特征以及煤层气资源状况。鄂尔多斯盆地侏罗系煤的变质程度低,煤层发育层数多、厚度大,水文地质条件有利,煤层气资源条件优越。与美国粉河盆地对比,鄂尔多斯盆地侏罗系煤层气具有一定的开发潜力。中国低变质煤分布广泛,煤炭及煤层气资源量巨大,煤层气地质条件优越。但其勘探程度较低,应进一步加大勘探力度。     

我国西部低煤级煤的液化性能

我国西部地区中新生代赋存着丰富的低煤级(R_max<0.8%)煤炭资源,且绝大部分为低灰、低硫、低磷的优质煤,这为煤的洁净利用提供了最佳的液化原料。从煤质和煤岩基本性质出发,探讨了研究区低煤级煤的液化性能。通过高压釜在溶剂和催化剂条件下的加氢液化试验可知,在氢耗量5%左右时,煤的液化转化率达90%以上,油产率达55%以上,这表明我国西部低煤级煤可作为重要的液化用煤资源。同时,通过分析影响本区煤液化性能的控制因素,发现煤的挥发分产率、碳氢原子比、活性组分含量和镜质体反射率等指标可直接影响煤的液化性能。     

二连盆地群低煤阶煤层气成藏模式——以霍林河盆地为例

为了建立断陷盆地的低煤阶煤层气成藏模式,从二连盆地群的霍林河盆地地质条件与煤层气地质特征入手,探讨该类盆地煤层气富集规律。研究结果显示:霍林河盆地煤层厚度可达80 m,煤层含气量为1.6~5.62 m³/t,瓦斯风化带深度为450~500 m;煤层的分布特征受同沉积构造与沉积环境控制,盆地内部小型凹陷与隆起决定着煤层的发育位置和煤层埋藏深度,基底的整体抬升确定了瓦斯风化带的位置;翁能花向斜与西南部向斜处,煤层厚度和埋藏深度均较大,煤层顶底板岩性为泥岩,其受到后期构造影响小,是煤层气成藏的有利地带。     

煤层甲烷解吸—扩散—渗流过程的影响因素分析

从煤层甲烷产出机理入手,分析了影响煤层甲烷解吸、扩散和渗流过程的因素。结果表明:影响解吸的因素主要是压力、含气量、煤的水分含量、基块尺寸、温度等;影响甲烷扩散的因素主要是甲烷浓度、扩散距离、平均自由程和煤岩孔隙分布;而影响渗流的因素有渗透率、裂隙发育状况、压差、储层损害等。进而指出,解吸、扩散和渗流3个环节紧密相连,相互影响,相互制约,三者的最佳匹配将是煤层气经济开发的必要条件。