“下三带”理论在煤层底板危险性评价中的应用研究——以山西曹村井田为例

“下三带”理论经过多年的理论研究和生产实践已发展的日益完善,该理论在承压水上安全开采评价及矿井底板危险性评价中起了重要作用。本文对“下三带”理论的概念作了较系统的论述,并着重以笔者参与的实例,结合压水试验和有效隔水层突水系数法,来对其在煤层底板突水危险性评价的应用加以说明。本文旨在促进对该理论的深入理解,更好的推广应用,为矿井安全生产服务。     

煤层气井产能影响因素分析

煤层气的开发和利用十分重要,煤层气产能研究对合理开发煤层气具有指导意义。在煤层气理想模型基本假设基础上,建立计算产量所需的各参数的方程。结合产量计算方程和静态物质平衡方程推导出产能预测解析模型;并分析了朗格缪尔体积常数、临界解吸压力、煤层渗透率以及单井控制面积对产能的影响。结果表明朗格缪尔体积常数的大小直接影响着煤层的含气量。临界解吸压力的大小直接影响煤层甲烷解吸的时刻。煤层渗透率影响产量峰值出现的时间。单井控制面积影响产量峰值大小。     

煤层气井真三轴压裂实验

 为进一步认识煤层气井压裂裂缝起裂和扩展机制,利用真三轴大尺寸水力压裂实验系统,采用取自矿区原煤煤块制作的试样,通过真三轴压裂实验,研究了不同围压组合条件下煤层压裂裂缝的起裂和扩展特征.研究表明:地应力状态和煤层中发育的天然裂隙对压裂裂缝的起裂和扩展有着直接影响.小规模天然裂隙的存在使得裂缝扩展压力出现频繁小幅波动,压裂裂缝在扩展过程中多见路径转向,压裂过程中煤层天然裂隙的大量开启造成压裂液大量滤失直接损耗压裂时的水力载荷,不利于压裂形成高导流能力的水力裂缝.当三向主应力差较小时,煤层压裂产生的裂缝宏观形态更为复杂,可能会同时产生垂直缝和水平缝.     

用温度指标预测掘进工作面突出危险性的探讨

针对煤的钻屑温度和煤体温度对煤和瓦斯突出危险区域的敏感性,定义了预测掘进工作面突出危险性两个温度敏感指标,论述了两个温度指标作为预测突出危险性指标的依据和确定两个温度指标的方法。     

沁水盆地煤地质与煤层气聚集单元特征研究

通过对沁水盆地煤层气聚集单元分析,可以看出煤层气聚集单元划分需要查明影响煤层气成藏的各种地质因素。煤层气聚集成藏是天然气成藏中的特殊情况,其特殊的成因机制使得聚集单元分析不能套用常规石油天然气聚集单元的划分原则,其中煤地质基础研究特别是煤层气基础研究是煤层气聚集单元分析的基础;对于一个完整盆地,煤聚积规律研究对煤层气最为重要,因此应该在高分辨率层序地层单元划分的基础上进行精细的富煤单元分析;对于指导煤层气勘探与开发,盆地内部次级单元的划分是实用的,也是难度更大的;沁水盆地煤层气聚集单元可以用以下“富气区”描述,即沁南极富气区、东翼斜坡带富气区、西翼斜坡带低富气区、西山较低富气区和高平一晋城低富气区,因此沁南区是煤层气成藏有利区。     

沁水盆地永乐南区块煤储层聚煤前后沉积相预测及其控气作用

沉积环境通过控制储盖分布特征进而控制煤层气的聚集成藏,是煤储层开发评价的重要影响因素.含煤岩系中砂岩、泥岩、煤薄互层特征突出,且砂岩分布横向变化快,使得砂体预测难度大.运用地震沉积学方法,建立地震地质等时格架,对目标层序进行地层切片并优选融合反映岩性、沉积相变化的敏感地震属性,结合单井岩性与微相特征精细刻画聚煤前后沉积相展布特征,在钻测井数据基础上分析顶底板所处沉积相带对含气富集的控制作用,进而划分沉积控气有利区.研究结果表明:地震沉积学可以研究解释研究区含煤岩系四级层序内沉积现象;弧长、瞬时频率属性在该区可有效反映岩性变化;太原组9+10煤聚煤前为障壁-泻湖相,山西组2+3煤聚煤前后为三角洲前缘相;泻湖泥坪相、分流间湾相有利于煤层气保存,障壁砂坪相及分流河道相不利于煤层气成藏.     

煤体基质吸附(解吸)变形规律试验研究

为了更好的掌握煤体吸附(解吸)过程中变形规律,以晋城天地王坡煤矿为例,利用实验室模拟方法,在恒压、环境温度(室温20℃)一定的条件下,研究煤岩基质吸附(解吸)变形规律。实测了不同有效应力及加压方式下煤体的变形量,分析了煤基质吸附(解吸)后的变形规律,得到了弹性阶段煤体变形值与吸附(解吸)量的变化关系,并拟合得出了两者之间的函数关系。通过分析得出以下基本规律:①吸附(解吸)量与煤样应变(解吸过程为收缩变形)随时间的增加而增大,并逐渐趋于稳定,呈现指数分布规律;②吸附(解吸)变形可大致分为三个阶段,即第一阶段吸附(解吸)速度较快,变形量也较大,曲线斜率较大;第二阶段,随解吸量的增加,两者变化幅度相当,曲线斜率接近为1.0;第三阶段,当煤体收缩变形接近原始孔隙体积时,变形量不再增加,曲线斜率接近于零。试验结果为煤矿瓦斯合理抽采及防止煤与瓦斯突出提供了一定的理论依据。     

阜新盆地煤层气渗流规律实验

以阜新盆地王营煤矿采集加工的原煤煤样为研究对象,利用3轴渗透仪,对煤样的渗透率和有效应力之间的变化关系以及煤样中甲烷渗流规律进行了实验研究.实验结果表明,煤样渗透率具有应力敏感性,渗透率随有效应力的增加呈非线性递减关系,具有负指数规律,这与前人的研究结果吻合较好;在不同围压、含水率情况下,实验得到的甲烷渗流规律曲线具有明显的非线性特征,真实地反映了实验过程中煤体变形对甲烷渗流的作用.考虑有效应力对煤体变形的影响,建立了描述煤层甲烷非线性渗流特征的运动方程,且所建立的运动方程与实验数据具有很好的吻合性,拟合相关系数高达99.6%以上,说明实验方法和建立的运动方程是合理的.     

浅谈长治地区小型矿井炮采工作面的安全管理

介绍了沁源嘉元煤矿炮采工作面的基本情况,就沁源嘉元煤矿矿井煤层自然发火的规律及其成因进行了分析,提出了综放工作面的管理技术措施和不同回采时期的自燃煤层火灾的防治措施.     

页岩气与煤层气成藏特征对比与共生优选

通过对煤层气和页岩气成藏条件、成因机制、赋存机理、运移机理等诸多方面对比研究,探寻煤层气和页岩气的相似性和差异性,二者均表现为具有纳米级孔隙结构、自生自储、原地成藏、连续成藏,成因类型都包括生物成因、热成因和混合成因.同时,其储层岩性、成藏过程、保存条件等具有很大差异性.煤层气和页岩气具有密切联系,并且国内多地区出现二者共生现象,可将其作为一个系统,结合地区特征建立系统评价标准,考虑实现多目的层位共同勘探开发.