我国煤层气开发面临的主要科学技术问题及对策

在综述我国利用地面垂直井、采动区井、井下瓦斯抽放和废矿井抽放等4种技术进行煤层气勘探开发工作的基础上,结合国内外发展趋势,提出加强煤层气成藏理论、无烟煤渗透性控制因素、低煤级煤层气资源前景等基础理论研究和采用低伤害、注气增压、采气—采煤一体化、极小曲率半径钻井等先进技术,以加快我国煤层气产业的发展      

煤层瓦斯含量计算方法探讨

煤层瓦斯含量作为煤层瓦斯摹本参数之一，准确测定有重要意义：目前常用的煤层瓦斯含量计算方法是根据已知的煤层瓦斯压力和实验室测出煤样干燥无灰基的吸附常数计算，需水分、灰分系数校正，在实践中我们采用煤样空气干燥基的langmuir体积和langmuir压力来计算煤层吸附瓦斯含量，获得了更为简化适用的公式。     

巷道对煤层瓦斯含量的影响范围探讨

为了煤矿安全生产,许多矿建立了井下瓦斯抽放系统。为了设计瓦斯抽放最佳方案和准确预测抽放区煤层瓦斯含量的分布情况,需要进行井下瓦斯抽放数值模拟。但是,由于井下巷道的存在使模拟模型的边界条件发生了不均匀变化,要确定模拟边界就必须考虑井下巷道的影响范围问题。从数值模拟角度,利用COMET2模拟软件,针对两种不同渗透率的储层模型,通过巷道存在180 d、360 d和730 d后对煤层瓦斯含量影响情况的模拟分析,探讨了巷道对煤层瓦斯含量的影响范围,得到了一些初步认识。      

世界主要产煤国煤田与煤矿开采地质条件之比较

分析了世界主要产煤国家的煤田和煤矿开采地质条件。受东亚晚古生代以来板块构造演化影响,我国煤田(除鄂尔多斯煤盆地外)的地质条件,比美国、印度、澳大利亚、德国、南非、加拿大、俄罗斯近郊煤田和波兰卢布林煤田复杂得多。我国适于露天开采的煤田少,地下井工开采将是煤矿的主要生产方式。以我国目前的开采技术水平,华南、滇藏含煤区的煤田不具备建设大型煤矿的基本地质条件,东北、华北和西北(鄂尔多斯盆地除外)许多煤田的开采地质条件对于建设安全、高产、高效、大型煤矿来说,也面临重大挑战。      

基于煤层气与煤炭协调开采的地面煤层气布井理论探讨

煤矿区煤层气地面开发具有资源、安全、环保等综合效益。研究了煤层气开发与煤炭开采相互影响的控制机制,分析了主要影响因素,包括:煤层气套管、水泥环对采煤机械的损害,金属套管碰撞产生的火花,压裂石英砂对煤质的影响,压裂对煤层顶板和底板的破坏,以及煤炭回采对井筒的破坏。基于煤与煤层气协调开采的目标,结合煤炭开采"O"型圈理论,提出了煤矿区煤层气地面井位部署应以煤矿采掘生产为优先考虑原则;在研究了煤炭开采不同位置布置煤层气井可能性的基础上,提出了煤矿最理想的布井位置为回采边界的煤柱处,并提出在条件允许情况下首选水平井抽采方式。论文成果对煤矿区煤层气的安全高效开发具有一定的现实意义。      

面向透明工作面的地质建模插值误差分析

工作面建模一般通过三维地震、井巷和钻孔测量等探测手段获取工作面的实际展布情况,然后利用插值算法建立相应模型。其中,采样数据是工作面建模的基础,插值算法是工作面模型实现的必经途径。插值算法和采样数据量的大小在不同程度上影响工作面模型的精确性,定量研究工作面模型精确度影响因素将对插值算法优选和采样数据获取量提供重要的参考价值。在工作面探测资料的基础上,通过交叉验证的方法,分别计算对比函数插值、光滑离散插值(DSI插值)和克里金插值的插值误差。为了解决透明工作面建模采样量大的问题,提出相对间距误差,并计算得到13组不同采样比例时模型的相对间距误差。结果表明:(1)透明工作面模型构建过程中,DSI插值、克里金插值和函数插值的平均绝对误差分别为0.015 5、0.022 5、0.231 2,因此,DSI插值算法构建的模型精确度最高,克里金插值算法次之,函数插值算法最差。(2)随着采样数据量的增加,模型的误差逐渐减小,当采样数据量小于10%时,插值误差下降幅度很大;但当采样数据量大于10%时,其下降幅度趋于平缓,建议在构建工作面模型时采样数据量大于10%。(3)在透明工作面模型实际构建过程中,建议采用DSI插值算法;同时根据最低采样数据量分析得到的最佳更新距离和最佳采样间距进行采样,提高工作面局部数据量。