构造煤的测井曲线判识-以柿庄北区块为例

为定量判识构造煤并获取其分布信息,以测井曲线技术为指导研究了构造煤的地球物理特征。总结了煤体结构测井参数变化规律并做出了测井曲线模版,并应用此原理对柿庄北区块煤体结构进行了研究。结果显示:构造煤具有自然伽马负异常、声波时差正异常、低电阻率、井径扩径、人工伽马高幅值等特征;人工伽马与声波时差组合对于煤体结构划分具有较好的判识性。柿庄北区块15号煤构造煤(46%)比3号煤更为发育(13%),为制约15号煤煤层气产量的关键因素;柿庄北区块东北部与西南部构造煤发育,主要受西部NE-NNE向断层及褶皱的控制。     

不同煤体结构高阶煤基质的甲烷吸附实验研究

为研究不同煤体结构高阶煤基质的甲烷吸附特征,降低在地下开采构造软煤层时,发生煤与瓦斯突出风险;提高构造软煤层煤层气的地面采集效果。文中采用实验研究的方法,对沁水盆地南部寺河矿主采3~#煤层中的构造变形煤进行了分类描述、显微煤岩组分的定量观测、真密度的测定和工业分析,并以甲烷气为吸附质通过等容量法高压吸附实验,分析了不同煤体结构高阶煤基质的吸附特征差异。结果表明:寺河矿高阶煤层变形以脆性变形为主,主要煤体结构可分为原生结构、碎裂结构、碎斑结构、碎粒结构,局部出现碎粉煤;在相同的温度、粒度、吸附平衡压力等条件下,高阶煤基质对甲烷的吸附能力:原状煤碎粉煤碎裂煤碎斑煤碎粒煤。即在一定构造破坏范围内,高阶煤基质对甲烷的吸附能力,表现出随构造破坏程度的增加而降低的特征;而当煤体构造破坏超出这一范围,即达碎粉煤阶段后,吸附能力又有所提高,介于原状煤与碎裂煤之间。     

含瓦斯煤体渗透率与煤体结构关系的实验

为了研究不同结构煤的渗透率差异,以焦作煤田为例,对I~V类结构煤进行了渗透率测试,结果表明：渗透率与不同煤体结构关系曲线近似呈正态分布,先是呈级数增大,随后呈级数减小,II类渗透率最大,V类煤体渗透率最小,I、IV、V类煤体渗透率差别不大。引入渗透率变异系数、渗透率级差概念,评价得出二1煤层的非均质性、各向异性较强,而单个类型煤体均质性较好。对饱含瓦斯煤体瓦斯分布的分区分带、矿井瓦斯涌出、煤与瓦斯突出作用机理进行了解释,渗透率变化是孔裂隙的发展过程,是控制瓦斯分布、涌出、煤与瓦斯突出的主控因素。     

不同煤体结构组合下井径扩径的钻进主控因素

煤层气井钻井时井径扩径严重程度直接关系到固井对煤储层的污染程度,最终影响煤层气井的产能;不同煤体结构组合决定了井径扩径的钻进主控因素不同。根据焦作矿区恩村井田不同煤体结构的测井响应曲线结合钻井取芯资料,得到不同煤体结构的声波时差值域;统计了各煤层气井不同煤体结构的厚度,划分出各煤层气井不同煤体结构组合及井径扩径严重程度;根据目前的主要钻进参数,系统剖析了不同煤体结构组合条件下的井径扩径的钻进主控因素。分析表明:煤体结构以I类煤为主时,钻井液密度对井径影响最大;煤体结构以II类煤为主时,钻井液密度、天然裂隙发育与最大水平主应力方向的关系对井径影响较大;煤体结构组合中有III类和IV类煤参与时,排量大小对井径的影响最大。     

郑庄区块煤储层渗透性特征及地质控制因素分析

基于煤田地质资料、试井数据及相关实验成果,采用野外调查、井下观测、统计分析等方法,对沁水盆地郑庄区块3#煤储层渗透性特征进行研究;并深入分析研究区煤储层渗透性的控制因素及其控制作用。研究表明:研究区3#煤储层渗透性整体较差,渗透率介于0.011~0.430 mD之间,平均为0.091 mD,属于低渗透性储层~较低渗透性储层,渗透性在靠近向斜核部及断层带附近区域较好。分析表明研究区煤储层渗透率主要受控于煤体结构、裂隙发育特征、构造应力及地层应力状态、煤层埋深等因素,煤级、矿物充填作用等其他因素对其也有不同程度的影响。在研究区煤层气勘探开发过程中,应考虑上述因素对煤储层渗透性的影响,采取相应措施改善煤储层渗透率,提高煤层气抽采效率。     

成煤作用与煤岩生气特点分析

煤层气研究的基础之一是对煤的质量的研究,即生气物质质料的研究,包括煤的岩石学特征、煤质特征、煤的地球化学特征。就煤田地质研究而言,煤岩学和煤质学研究是传统研究范畴,在国内外是非常成熟的,但与煤的生、产气结合起来进行煤层气聚集规律研究则形成了新的研究领域,其中煤作用研究出现了新的理论和成因学说。在不同的成煤环境下形成的煤,其岩石学特点不同,煤的微观组织也不同。不同的煤岩组分其生、产气的能力是不同的,在盆地演化的不同时期具有不同的生、产气高峰。结合煤的成煤作用研究与沁水盆地富煤单元的形成与分布分析,提出成煤作用是奠定煤层气原始质料的前提、成煤环境演化是煤层气形成的控制因素、富没煤带和富煤单元与煤层气聚集单元具有成因联系等结论。     

阜新盆地刘家区煤层气储层特征及产出特点

在阜新盆地刘家区构造演区及构造特征，煤层发育特征，煤的化学成分及排采试验资料的分析基础上，对研究区煤层气含量，煤的吸附性，煤层渗透率，煤储层压力，临界解吸压力，煤体,层气产出特点进行了综合研究，认为研究区煤层分布广，厚度大，丰度高，煤的吸附能力强；埋深与辉绿岩侵入体是控制煤层气含量的主要因素，成煤后期构造运动是影响储层渗透率的关键因素，煤层气开发有利区应在向斜翼部和岩墙，岩体附近变质程度高的煤区。     

煤储层渗透率影响因素探讨

煤储层渗透性是影响煤层气开发选区和产量最重要的因素,运用资料查阅、文献综合研究等方法,分析了煤层变质、煤层厚度、煤体结构、构造曲率等因素与煤储层渗透率之间的耦合关系,结果表明,煤储层具有双重孔隙结构,割理裂隙的发育程度直接影响煤层渗透率的大小,天然裂隙的发育密度与煤岩类型条带或分层厚度呈负相关。     

煤层气藏地面勘探开发选区灰色模糊评价

采用灰色关联分析方法确定了评价指标的权重,利用多级和梯形隶属度函数确定了指标的单因素评价,建立了煤层气资源地面开发选区模糊综合评价模型.利用Matlab编制了CBMES(coalbedmethaneevaluationsystem),对辽宁省7个主要煤田煤层气地面开发可行性进行了模糊综合评价.根据评价结果,各评价指标中煤层渗透率和含气量所占权重较大,其他指标权重由大到小依次为:煤层厚度、煤级、资源量、资源丰度、煤层压力、埋深.辽宁省各煤田煤层气开发可行性为:阜新煤田>铁法煤田>抚顺煤田>红阳煤田>沈北煤田>康平煤田>南票煤田,评价结果与实际开发情况吻合较好,证明了所建立模糊综合评价模型的合理性.     

煤层气吸附解吸三维应力实验装置开发及应用

煤层气吸附解吸实验是煤层气实验测试的核心内容。针对目前煤层气吸附解吸测试技术存在破坏煤原始结构、不能模拟煤储层地质环境的缺陷,设计开发了新的实验装置,详细阐述了该实验装置的总体结构及各核心单元工作原理;该实验装置经实验测试运行稳定可靠,易操作,可分别在恒温和升温条件下,改变三维应力的不同组合进行煤层气吸附解吸实验。实验结果表明:恒温条件下,煤样吸附甲烷量随孔隙压力升高而增大,煤体卸载及温度升高会大大提高煤体释放吸附气体量。     

煤体结构对瓦斯突出能量的影响

本文主要从理论方面论述并推导了瓦斯突出能量是以一种潜能形式赋存于煤层及围岩之中;并结合一些实验数据,分析了煤体结构的差异对瓦斯突出能量的某些影响,是一步揭示了瓦斯突出多发生在地质构造破坏带的另一种内在联系.     

焦耳热效应和矿物质对煤导电性的影响

主要讨论了焦耳热效应和矿物质对煤导电性质的影响。结果表明,因焦耳热的影响煤体温度升高,使得通过煤体的电流增大,且这种效应随时间的增加,由于散热影响而减弱,从而导致一定时间后导电性随时间而减弱;煤在脱除方解石、石英等矿物质后电导率增大１～２个数量级,煤的堆密度增大及煤粒度减小时其电导率将增大。     

皖北前岭煤矿瓦斯动力现象的基本特征

总结分析了皖北前岭煤矿煤与瓦斯突出现象及基本特征,确定了同一井田在煤层瓦斯含量等相近的条件下,煤体结构的破碎是影响煤与瓦斯突出的主要因素。提出了在煤层滑褶构造区,滑褶构造体的前端应是因局部残余构造应力集中和煤层增厚而成为煤与瓦斯的强突出区     

龙永煤田坑柄南井田块煤特征、分布及其形成机理分析

先对井田所含块煤的特征、分布情况进行了归纳,再对块煤形成与构造、火成岩及放射性元素相关性分析.得出形成有价值的块煤只能与沉积环境及本区得天独厚的放射性元素有关.从而总结出块煤形成机理是:2、7煤层形成于上三角洲环境,3煤层形成于三角洲间湾环境.由于形成环境越稳定,形成的块煤率就越高,故2、7煤层比3煤层块率高.此外,正是由于成煤时放射元素参与,加速了泥炭化成煤进程,对形成块煤起了重要作用.     

西北地区构造活动对煤层气成藏的控制作用

从西北地区构造背景、构造演化及构造类型等几方面探讨了构造作用对煤层气的控制。构造作用直接或间接控制着从含煤地层形成至煤层气生成聚集全过程，是煤层气控制地质因素中最重要的因素。聚煤期构造控制煤系地层和煤层发育特征。聚煤期后构造控制着生、储、盖层性能及组合，并影响煤层气运、聚、保特征，从而影响煤层气勘探开发潜力。     

连续采煤机块煤产量数学模型及其影响因素

假设连续采煤机的块煤产量服从韦布尔分布,建立了连续采煤机块煤产量的数学模型,给出了模型中有关参量的确定方法,并利用计算机模拟的方法对连续采煤机工作过程15～25、25～50与50～100 mm三种粒度的块煤产量进行了数值模拟,分析了有关参数对连续采煤机不同块煤产量的影响,为合理确定机器的设计参数和工作参数、提高块煤产量和煤炭生产的经济效益提供了理论依据.     

煤层气水平井煤粉产生机理及控制措施

为了揭示煤层气水平井煤粉产生机理,采用理论分析和现场实验的方法,分析了煤层气水平井产出煤粉的质量分数及颗粒粒径变化规律,提出了使用防砂尾管结合油套环空注水稀释煤粉质量分数预防卡泵的措施。研究结果表明:煤层气水平井产出煤粉颗粒粒径呈阶段变化特征,煤粉质量分数超标是导致卡泵停机的主要原因,使用防砂尾管结合井底注水稀释煤粉质量分数措施能有效延长煤层气排采井检泵周期。     

考虑解吸扩散过程的煤层气流固 耦合渗流研究

煤层甲烷运移包含解吸、扩散和渗流过程,同时又存在渗流场、变形场和应力场的动态耦合作用。本文建立考虑解吸、扩散过程的气、水两相渗流场与煤岩体变形场以及物性参数间耦合作用的多相流体流固耦合渗流模型并进行了数值模拟,通过试井资料的实际数据与流固耦合模型的数值模拟的结果比较表明流固耦合模型比较接近实际。     

吐哈盆地沙尔湖凹陷侏罗系煤层气勘探新认识

为了探讨吐哈盆地沙尔湖凹陷侏罗系煤层气的勘探潜力,应用大量最新分析化验数据和钻井资料,分析了煤层发育特征、煤岩热演化规律和显微组分、煤储层物性、煤层气成因类型、煤岩吸附特征、含气性、构造运动、水动力条件、煤岩直接顶板的岩性等保存条件及前期煤层气井勘探失利原因等。结果表明,沙尔湖凹陷煤岩热演化程度低,具典型的煤层原生生物气特征,均质性差;但煤层厚度大,煤层裂隙及大孔发育,原煤含气量高,煤层气保存条件较好,煤层气总资源量较大。总之,沙尔湖凹陷侏罗系煤层气成藏条件优越,资源丰度高,采用合适的钻井、完井、储层改造措施及排采制度,将会取得一定的勘探成效。     

煤岩力学非均质性对孔渗性质的影响规律

煤岩是由有机质和无机矿物组成的复杂不均匀多孔介质,非均质性较强,目前研究鲜有考虑煤岩力学非均质性对煤岩渗透率与孔隙度时空演化规律的影响.基于Weibull概率密度分布函数表征煤岩弹性模量的非均质性,建立了考虑煤岩内甲烷解吸引起的气压变化、线性热膨胀效应和煤岩骨架收缩变形的热流固耦合三维有限元模型,通过煤岩渗透率与孔隙度与温度场、应力场和压力场间的交叉耦合关联式,分析了非均质度下煤岩表征单元体内渗透率与孔隙度参数的变化规律.结果表明:煤岩力学非均质性是影响煤岩渗透率与孔隙度分布的重要因素之一,非均质煤层的渗透率与孔隙度分布呈现出明显的波动震荡特征,在不同位置处的孔渗参数大小不等;随着井眼距离增加,渗透率和孔隙度可能呈现与均质煤岩情况恰好相反的变化趋势.因此,煤岩的孔隙度与渗透率演化是一个复杂的热流固耦合过程.研究结果对指导煤层气高效开采具有重要的理论意义.