An isotopic study of hydrocarbon generation processes

The sources of reservoired liquid hydrocarbons in Australia differ substantially from their Northern Hemisphere counterparts. Not only are Australian source rocks largely of terrigenous origin but the concepts accepted as defining the hydrocarbon potential of source rocks have recently been challenged. Although isotopic measurements on Australian source rocks and liquid hydrocarbon products closely parallel those published from elsewhere, new interpretations of these data have been made, particularly with regard to D/H ratios in coals. As interesting as such results may be, the most important findings relate to the origins and histories of methane, the higher gaseous hydrocarbons and carbon dioxide, and the interpretation of these data in terms of hydrocarbon genesis. Simple Northern Hemisphere concepts which characterize gases as being biogenic, oil-associated, etc., on the bases of their isotopic and chemical compositions are clearly not applicable to the Australian scene. Indeed justification of such precise classifications in the Northern Hemisphere on the available evidence is also questioned.Isotopic and compositional data from gases from the Cooper, Bowen, Sydney and Gippsland Basins and from the North West Shelf (Australia) are reviewed, and assessed in terms of generation pathways.     

陕北高挥发分烟煤煤质特征与应用研究

通过煤质分析、煤岩分析与葛-金干馏试验等对比实验，研究了陕北横山、神府矿区等地侏罗纪不粘-弱粘煤及其配煤的煤炭特性、低温干馏特性以及单种煤与配煤低温干馏性能差异和变化规律。结果表明，陕北侏罗纪煤具有较高的焦油产率，配煤在降低煤中含硫量的同时，有利于低温干馏过程的进行和产品质量的提高；此外，在掌握原煤显微组成和低温干馏特性的情况下，可以预测配煤低温干馏产品的相关参数。     

淮南煤田煤系泥页岩储层微孔特征及成因探讨

煤系泥页岩储层发育的微孔（孔径<2 nm）对泥页岩气吸附赋存具有重要意义。以淮南煤田石炭—二叠纪海相-海陆过渡相煤系泥页岩为研究对象,通过Ro,max、TOC、XRD和CO2吸附实验,揭示储层微孔结构特征,探讨微孔发育的控制因素及成因。研究表明：太原组、山西组和下石盒子组泥页岩有机质成熟度基本接近,处于低成熟-成熟阶段;三角洲平原亚相的下石盒子组TOC最高、黏土矿物最丰富、微孔最发育,其次为障壁砂坝-澙湖相的太原组,三角洲前缘和前三角洲亚相的山西组TOC最低,黏土矿物中等,微孔最不发育;微孔孔径分布发育峰1（0.366 5 nm）、峰2（0.457 7~0.627 2 nm）和峰3（0.821 6 nm）三个峰或区间。微孔孔容与TOC以及黏土矿物（高岭石和绿泥石）含量呈正相关,与脆性矿物含量呈负相关,推断储层主要发育有机质孔和黏土矿物孔,不同类型微孔的发育受控于不同沉积环境及成岩演化下有机碳含量和矿物成分差异。峰1对应微孔归因于黏土矿物孔为主,有机质孔少量,峰2为黏土矿物孔和有机质孔共同主导,峰3主要为有机质孔,少量黏土矿物孔;认为有机质孔为芳环层间孔（峰1+峰2）和芳环有序堆叠形成的柱状孔（峰3）,黏土矿物孔为高岭石和绿泥石矿物内部片层之间的空穴或经后期转化改造形成的微孔,以上也可能在有机质与黏土矿物的复合体中发育微孔。     

中侏罗世泥炭地净初级生产力及其对全球碳循环的响应——以吐哈盆地沙尔湖煤田为例

泥炭地具有明显的碳汇能力, 对减缓全球气候变化有着至关重要的作用, 煤作为泥炭地的最终产物, 保存有丰富的泥炭地发育时期的古环境信息, 成煤泥炭地碳聚集速率和净初级生产力(NPP)可以作为恢复古气候的替代指标。吐哈盆地南缘沙尔湖煤田ZK9E02钻孔中侏罗统西山窑组发育视厚度为121.97 m的煤层(C8), 本研究使用频谱分析对其进行米兰科维奇轨道周期的识别及成煤泥炭地发育时限的估算, 然后利用该时限, 结合煤的碳含量以及煤化作用阶段的碳损, 计算出成煤泥炭地的NPP, 进而探究成煤泥炭地的碳汇能力与碳循环关系。研究发现, 所研究煤层的自然伽马测井曲线中蕴含着约405 ka长偏心率、约95 ka短偏心率、约37.6 ka斜率、约18.2 ka岁差的米兰科维奇旋回天文周期, 计算出该成煤泥炭地发育的煤层沉积约2218.54~2347.03 ka。该煤层碳含量74.54%, 考虑到煤化过程中的碳损失约为26.75%, 恢复出成煤期泥炭地碳聚集速率为66.11~69.86 g C/m2·a, NPP为265.2~280.2 g C/m2·a。控制泥炭地NPP的主要因素有CO2含量、古纬度、古大气温度等, 研究区较低的泥炭地NPP水平与当时CO2含量过低或古纬度较低有一定关系。泥炭地NPP在一定程度上反映着大气中CO2的变化, 进一步用来揭示全球碳循环对气候变化的动态响应过程, 这对"深时"高分辨率的古环境研究有重要意义。因此, 预测泥炭地NPP的水平, 研究生态系统中碳元素的最终去向, 亦有利于更好地认识到全球碳循环过程中泥炭地的"碳汇"角色, 助力实现"碳达峰、碳中和"目标。     

黔北新仁地区上二叠统龙潭组煤质地球化学特征及聚煤规律

根据黔北新仁地区上二叠统龙潭组煤样的主量元素、微量元素、工业分析、硫分及灰分分析数据,评价了该地区晚二叠世煤的总体煤质特征;在此基础上重点探讨了煤中硫分和灰分与成煤环境的联系。结果表明,黔北新仁地区上二叠统龙潭组煤中SiO2、TiO2、K2O含量较高,其中SiO2是全国煤的6倍,TiO2是全国煤的7倍,K2O是全国煤的10倍;其余氧化物含量均是全国煤的1~4倍。新仁地区上二叠统龙潭组中煤的球粒陨石标准化稀土元素配分曲线除样品PM403-MY3、MY8以外,其他各煤样稀土元素分布模式相似,整体上呈左高右低的宽缓的“V”型曲线,（La/Yb）N为5.27~18.34,均值为8.91,表明轻重稀土元素分馏程度高的特征;δEu为0.38~1.52,均值为0.74,具有显著的负Eu异常。新仁地区煤炭资源具有高全水分、中-高灰分、低-中高挥发分、特低和低硫分、低固定碳、低磷分、特低氯等特征。此外,煤中灰分产率、煤灰成分指数以及灰成分三端元分析均揭示聚煤环境为从陆源区水浅、水动力较强而还原性较弱的环境,向远离陆源区水深、水动力较弱而还原性较强的环境变化,与全硫分分析的结论相一致。综合分析认为,新仁地区晚二叠世聚煤规律的主控地质因素为构造运动,与峨眉山玄武岩、古气候、沉积环境等因素有关。     

21世纪高新技术与我国矿业的发展与展望

煤炭地下气化(UCG)作为变革性的采煤技术,是我国低碳高效煤炭能源结构转型方向的重要选择,也是为保障我国碳达峰、碳中和(“双碳”)目标顺利实现而可探索的潜在重要途径。通过文献调研,梳理了澳大利亚UCG技术探索历程,依据现场试验案例分析探讨了澳大利亚UCG技术探索的得失,其中的经验可为我国UCG技术发展提供借鉴。结果显示,澳大利亚UCG技术探索可追索到20世纪70年代,随后开展了长达15年的UCG现场试验,先后启动3个UCG示范工程,成功实施了迄今为止在前苏联之外最大规模的现场示范;尽管探索历程“一波三折”,但UCG技术进步显著,相关成就为全球UCG产业化努力做出了示范。澳大利亚UCG技术探索与发展历程显示：引入民间资本是支撑费用巨大的UCG技术研发及现场试验的可行途径,充分考察并借鉴全球经验可使UCG现场试验少走弯路,利用合成气生产多元化最终产品是UCG产业发展的重要方向。在工程技术方面：钻井设计及工程质量是确保UCG炉安全高效运行的关键,尤其是固井材料选择应考虑井壁受热产生的收缩膨胀性能;纯氧注入装置应设计自动跳闸系统以保证UCG生产安全,整体工程任何环节都需要严格保证气化炉及其管线密封质量,前期UCG地质评价与选址十分必要;UCG设计需要综合考虑各方面因素,确保在单炉滚动式投产基础上实现气化区炉井最佳配置。同时,系统而详细的产业政策建设是推进UCG产业化的基本保障,企业与政府主管部门事前沟通充分程度往往决定着UCG项目的成败。

     

淮南顾桥与新庄孜采煤沉陷区土壤镉的差异性研究

对淮南顾桥和新庄孜采煤沉陷区土壤进行采样测试,研究沉陷区土壤中镉的分布及沉陷时间和矸石充填对土壤中镉分布的影响。研究结果表明,受长期的累积作用和下伏充填矸石的影响,新庄孜矿表层土壤中总镉含量是顾桥矿的9.37倍。顾桥矿区土壤镉含量从土壤表层向下呈现出先降低后增加的趋势。受淋滤作用和地形控制,新庄孜充填复垦区土壤中镉含量随深度变化呈现两种变化趋势,一是地势高处先降低后增高,二是地势低处先增加再降低。     

矿井废弃巷道蓄排水系统设计与分析

为了建立废弃巷道蓄排水系统,通过实行“避峰就谷”的排水措施减少矿井排水费用。基于水力学公式和质量守恒定律,推导了倾斜管道形状蓄水区域的蓄排水公式,并从安全和经济两方面设计了排水设施。提出了井下蓄排水系统的有效库容和无效库容的概念,计算了重力自由出流时,不同涌水条件下的蓄排水特征值。分析了从满库至空库过程中水头、排水量和蓄水排放变化情况。结果表明,从满库排水至空库过程中,水头线性减小至最低水头。在前1/3时段内,近一半的库容量已经被排放;前2/3时段内排水量线性减少,库容总量的80%已经被排放;后1/3时段内,排水量快速减少至涌水量,仅排放了整个库容总量的20%。     

数字测井在福建清流马地煤田勘查中的应用

清流马地煤矿的勘查实例,说明综合数字测井在煤田勘查中能显示煤层分布状况,可有效地对煤层与围岩进行分层,解决地质问题直观,效果较好。