SCCO_(2)作用下不同含水性煤孔裂隙结构变化机制

深部煤层封存CO_(2)增产CH_(4)产出过程中,处于超临界状态的CO_(2)(SCCO_(2))与煤中矿物质发生反应,改变煤的孔隙性,进而影响煤层封存CO_(2)的效果和甲烷增产效果。为发现SCCO_(2)–H_(2)O–煤岩作用对煤中孔隙的影响特征,以焦煤为研究对象,开展了不同含水条件下的超临界CO_(2)改造煤实验,基于矿物组成和孔隙性测定结果,对比煤中主要矿物质和不同尺度的孔裂隙变化的差异,探讨了不同含水状态下SCCO_(2)流体对孔裂隙性的作用机制。研究表明:①SCCO_(2)作用后,煤体表面粗糙、疏松,且由于矿物溶蚀使得一些裂隙得到贯通,微裂隙连通性增强。②SCCO_(2)流体对煤具有“扩孔”作用,表现为微、小孔含量下降,中、大孔占比升高,也即微、小孔隙向大孔隙的转化,且孔隙连通性改善;进一步发现,萃余煤吸附孔的分形维数稍微增加,粗糙度增大,而渗流孔的分形维数显著降低,复杂性和非均质性降低。③SCCO_(2)对煤中碳酸盐类矿物的溶解性最好,其次是黏土矿物,且随着含水率增加,萃余煤中的碳酸盐矿物占比先增加后减小。SCCO_(2)使干燥基态、饱和水态煤样中碳酸盐矿物显著溶解,有效改善了孔隙结构,且对饱和水态煤样作用效果更好。空气干燥基态煤样经SCCO_(2)作用后,新生成的白云石矿物聚集在孔喉中造成堵孔效应,缩小原有大孔隙尺寸,是引起不同含水性煤孔隙差异性变化的主要原因。

基于各向异性高分辨地震处理的煤层顶板含水性风险评价

随着矿井水防治在煤矿开采中的重要性与日俱增,对地震精细勘探的方法也提出了更高要求,常规基于各向同性的地震勘探已无法满足对复杂条件下煤层及其顶底板的高精度勘探要求。根据煤系地层正交各向异性特征,综合其周期性薄互层各向异性和裂隙诱导型各向异性,针对具有垂直对称轴的横向各向同性(Transverse Isotropy Medium with Vertical Symmetry Axis,VTI)介质特性提出基于高阶动校正的广角成像方法拉平同相轴,提高远、近偏移动校正精度,针对方位各向异性(Trans-verse Isotropy with Horizontal Axis of Symmetry,HTI)介质特性应用炮检距向量片(Offset Vector Tile,OVT)域处理消除煤系地层构造裂隙下不同方位各向异性,在地震资料处理阶段提高成像精度及分辨率。在宽方位高保真成像基础上,岩性解释基于岩石物理特征的拟声波方法,通过对声波时差测井曲线进行重构,在速度曲线中融入地层岩性信息,通过反演迭代可分析地层岩性空间展布特征;裂隙解释基于OVT道集所包含的方位角偏移距信息椭圆拟合,得到地震波在不同方位衰减梯度,由方位衰减梯度数据拟合得到裂缝密度及方位推出地层裂缝密度分布特征,实现对影响矿井水灾两大关键参数煤层顶板含水层以及导水裂隙带的精细探查。在此基础上对煤层顶板产水危险区进行综合评估。将所提方法应用于研究区,实际资料含水风险评价与生产井情况吻合度较好,结果验证了所提出的风险评价方法的可行性及适用性,为煤层开采中矿井水灾危险区预测提供了有益参考。

综合物探法在煤层底板灰岩含水性的应用研究

以某煤矿第四采区底抽巷为例,根据底抽巷底板岩性特征,合理选取地质雷达法、高密度电法、瞬变电磁法相结合的综合物探法作为煤层底板灰岩含水性测定方法。合理选取综合物探技术设备,提前对综合物探法进行试验分析,确认地质雷达法、高密度电法相结合的综合物探法可满足探测要求,以此实施真实数据采集和处理。根据采集数据实施综合物探数据解释分析,以此获取某煤矿第四采区底抽巷底板灰岩含水性特征。

热蒸发烃气相色谱不可识别烷烃在东营凹陷油气层含水性判别中的应用探索

热蒸发烃气相色谱分析技术在以往的应用中主要基于正构烷烃的峰型、碳数范围、主峰碳等参数来判定储层特性,而对于与之伴生的异构烷烃等不可识别烷烃的碳数分布特点鲜有研究。以东营凹陷油气层为例,通过试验观察发现,不可识别烷烃数值的大小与油气层的含水性具有一定的相关性。为此,开展了不可识别烷烃与油气层含水性的相关性研究。首先对热蒸发烃气相色谱分析中产生的不可识别烷烃采取分区定名并读取其峰面积,然后进行各个分区峰面积叠加,计算不可识别烷烃总峰面积,最后利用不可识别烷烃总峰面积分别与热蒸发烃定量总峰面积、正构烷烃总峰面积的比值两个参数来辅助进行储层油气水层综合解释评价。现场应用表明,该方法可有效提高储层解释精度。

煤储层含水性及其对煤层气产出的控制机理

煤储层的含水性不仅决定了煤层气吸附成藏理论的应用,影响储层改造措施的选取,也决定了对煤层气产出过程的认识。针对煤层的含水性,煤层气地质学认为煤储层基本饱和水,而瓦斯地质学在瓦斯含量计算和瓦斯渗流中基本没考虑水的影响,相当于认为煤储层饱和气。从煤层水来源、煤储层埋藏及热演化史的角度阐述了煤储层含水性的变化,分析现今煤储层可能存在饱和水、超低饱和含水、不饱和含水和不含水4种状态。煤储层热演化生烃及其造成的储层润湿性的改变,先存气体对后期水侵作用的影响是影响储层现今含水性的关键因素。由于我国构造运动复杂,多发生后期水侵,“大孔裂隙饱和水、小微孔饱和气”可能为多数煤储层气、水赋存状态。这种气、水赋存状态,可以有效回应煤层气地质理论中“煤储层饱和水,兰氏吸附理论不适用”的论点,同时也决定了在煤储层含气性分析中应该考虑毛管力的影响。此外,煤储层为低孔、低渗储层,早期的排采阶段一般为单相水流,煤层气的排采过程需要确定并考虑启动压力梯度的影响。综上所述,开展煤-水-甲烷条件下的煤储层润湿性研究,生烃作用及先存气体对储层含水性的影响研究,重新认识煤储层的含水性,并基于此进一步刻画煤层气的赋存和产出过程,可能是解决我国煤层气,特别是中、高煤阶煤层气低产问题的一把钥匙。

致密砂岩储层含水性预测方法——以临兴地区上、下石盒子组为例

鄂尔多斯盆地东缘临兴地区致密气藏气水分布复杂,储层含水性难以预测。文中通过饱和度、薄片鉴定、物性实验等研究,建立了从定性到定量的致密砂岩储层含水性预测方法。研究表明:地层水的赋存状态与砂岩孔隙类型、结构、泥质体积分数密切相关,且受水动力强弱的影响,据此建立了适合研究区的束缚水饱和度和可动水饱和度计算方法,开展了单井致密砂岩储层含水性评价,得出可动水饱和度大于8%的储层大多产水;分析了泊松比预测储层含水性的适用条件,平面上裂缝发育会影响预测结果;基于沉积微相-物性-含水饱和度的关系,建立了平面含水饱和度定量预测方法。预测结果可为致密气井部署、压裂改造、排水采气措施优选提供依据。

河北矾山超钾质岩浆氧逸度及含水性特征的磷灰石地球化学记录

产于华北克拉通北缘的晚三叠世矾山超钾质碱性岩杂岩体主要由单斜辉石岩和辉石正长岩等组成,以发育内生磷灰石-磁铁矿矿床而闻名。本文选取矾山杂岩体中的磷灰石为研究对象,通过测试磷灰石的主微量元素及原位Sr-Nd同位素组成以探讨母岩浆的氧逸度及含水性特征。研究表明,矾山磷灰石以轻稀土元素富集、重稀土元素亏损为特征,显示出缺乏显著Ce异常的“右倾”的稀土配分型式,且具有较低的Ga含量及较高的δEu值,暗示杂岩体具有较高的岩浆氧逸度,这也得到了磷灰石Mn氧逸度计的支持。所有磷灰石以高Sr、低Y为特征,具有较高的Sr/Y(>30)和La/Yb(>90)比值,且Sr/Y与La/Yb存在明显的正相关关系,表明矾山超钾质岩浆具有较高的含水量。矾山磷灰石的原位Sr-Nd同位素投点位于地幔序列,明显偏离地壳趋势。母岩浆的“氧化且富水”特征是矾山杂岩体得以发生磷灰石-磁铁矿矿化的重要因素,其主要与板片俯冲过程中蚀变洋壳对岩石圈地幔的交代作用有关。通过对比矾山杂岩体与全球范围内其他地质环境中磷灰石的成分数据,发现具有“高Sr、低F、少Cl”特征的磷灰石可作为识别超钾质碱性岩杂岩体(及其相关金属矿床)的特征矿物。

离子色谱录井技术在气探井储层含水性识别中的应用

鄂尔多斯盆地气探井解释评价的主要难点是储层含水性识别,地层水成分主要由无机离子组成,因而利用离子色谱录井技术分析无机离子含量的变化,可对储层含水性进行识别。总结鄂尔多斯盆地20多口井离子色谱录井岩心数据,结合后期开采测试结果,利用离子色谱派生参数钠氯系数(Na^(+)/Cl^(-))、Na^(+)权重、(K^(+)+Ca^(2+))权重、氯镁系数(Cl^(-)/Mg^(2+))、(K^(+)+Ca^(2+))/Cl^(-)建立了储层含水性识别雷达图,气层、差气层呈现多边形面积饱满形态,水层呈现尖峰突兀形态,从而实现了储层含水性定量化解释评价。该方法适用于层间、井间对比,从后期应用效果看,气探井解释符合率从79.32%提高到了82.35%,改进效果显著。

利用矿井瞬变电磁法探测工作面顶板岩层含水性的研究

煤层顶板水害对煤矿安全生产构成了严重威胁,为保证工作面正常回采,必须在开采前查明顶板岩层含水性。介绍了矿井瞬变电磁法在煤矿井下探测的基本原理、工作方法和技术特点,给出全空间条件下磁偶源晚期视电阻率表达式和不同瞬变延时所对应深度表达式,结合工作面顶板岩层含水性探测实践,探讨了资料解释方法和效果。研究表明,矿井瞬变电磁法能够有效地确定工作面顶板岩层富水位置和范围,可为矿井水害防治提供可靠依据。

铬铁矿床母岩浆含水性的岩石矿物学探讨

为了厘清铬铁矿床母岩浆的含水性及水在铬铁矿成矿中的作用,本文从岩石矿物学角度对与铬铁矿床有关的三类岩体进行了对比。蛇绿岩和大型层状镁铁-超镁铁岩体是铬铁矿床的主要载体,而弧岩浆堆晶成因的阿拉斯加型岩体则以铬铁矿化为主,少有经济价值的铬铁矿床。前两者均缺少独立产出的含水矿物,表明为典型的贫水体系,与其铬铁矿中含水矿物包裹体和流体包裹体所推测的母岩浆富水特征相悖;贫矿的阿拉斯加型岩体产出大量的含水矿物,与其产出于富水-高氧逸度的俯冲构造背景相一致。因此,岩浆的高含水量并不是铬铁矿成矿的关键。结合实验岩石学结果,我们认为铬铁矿的结晶应与岩浆演化过程中的水饱和及流体不混溶有关,铬铁矿的表面吸附水对铬铁矿的运移富集起到了重要作用。这些表面吸附水最主要是造成了铬铁矿周边橄榄石的蛇纹石化,形成铬铁矿体的选择性蚀变,有时可以进入橄榄石甚至是铬铁矿晶格,发生矿物出溶现象,亦可与演化的熔体混合形成结晶粒间矿物(以辉石为主),也有可能被生长的铬铁矿所包裹形成包裹体。

北京二十里长山-平谷盆地MT测量与地层含水性研究

在北京东部的顺义二十里长山-平谷盆地进行了75个测点的大地电磁测量。通过应用TE与TM联合模式下的Oc-cam以及Rebocc二维反演方法获得的电性结构模型,揭示了该区第四系覆盖层的厚度、基岩顶部电性分布特征、断裂构造以及含水岩溶发育情况。测量结果表明,测区第四系覆盖层普遍富水,二十里长山断裂两侧为2个差异明显的水文地质单元,断裂构造控制了基岩中含水岩溶的发育;在平谷盆地,含水岩溶明显受断裂构造控制,呈现出一种上下相通的“网络状”分布格局。

地层含水性研究的地球物理方法

论述了研究地层含水性的意义 ,指出了研究地层含水性的关键 ,提出了物性是基础 ,物探方法的选择是关键的技术路线 .进而比较详细地介绍了地层含水性探测的各种电法的原理、仪器及方法的应用范围和条件 ,系统地阐述了针对西部水资源勘查应采用的技术方法 ,对地层含水性的电法勘探技术作了较为全面的评述 ;提出各方法综合运用、合理搭配的技术思路 ,可为西部水资源的勘查提供技术性指导 .

基于瞬变电磁法探测工作面底板含水性研究

为查明工作面底板岩层主要含水层的含水特性及含水层之间的水力联系,确保工作面安全回采,基于瞬变电磁法探测原理,利用多匝数小回线测量装置对马坊煤矿9603进风巷、9605东进风巷的86个测点进行探测,从视电阻率变化、分布规律等方面对水文地质物性条件和含水异常区进行地质解释,并利用钻探对探测结果进行了验证。结果表明:岩层横向富水性不均一,呈现分区性,大部分块断富水性相对较弱,只有局部块断富水性相对较强,研究结果对矿井水害防治具有重要指导意义。

储层含水性与有效性的录井识别方法——以东营凹陷北部陡坡带为例

"十一五"以来,济阳坳陷的勘探逐渐迈向深层,深层油水系统复杂,纵向上多套储层叠置,横向上岩性变化较快。储层的含水性和有效性识别对油水系统划分、勘探开发决策具有重要的意义。通过试验和资料对比分析,根据核磁共振录井新鲜样与浸泡样谱图的对比结果及综合录井仪钻井液出口和入口电导率的对应变化关系来识别储层含水性;利用核磁共振录井物性参数、岩石热解地化参数及定量荧光录井含油气丰度因子识别有效储层。达到了通过录井手段随钻识别储层含水性和储层有效性的目的,从而可以准确预测产层类型及压裂前后地层出水情况,将东营凹陷北部陡坡带深层砂砾岩体的油气层综合解释符合率从73.5%提高到了91.9%。

越南矿区复杂地质条件下老窑采空区含水性调查

在越南蒙阳煤矿复杂地质条件下,受围岩电性不均匀和地表起伏的影响,导致高密度电法勘探的视电阻率曲线严重畸变。采用比值法消除电性不均匀体和地形的影响,突出了复杂地质条件下的地质异常体,成功地探明了越南蒙阳煤矿G9煤层积水老窑的分布范围,取得了理想的效果。

综合物探方法在煤矿采空区及其含水性勘察中的应用

乌兰煤矿北二采区与几个地方小煤矿毗邻,因采空区的边界及含水性情况不明,严重影响采区的设计,同时老窑采空区严重地威胁着矿井的生产与安全。本文介绍了应用三维地震及电磁法探测采空区边界及含水性的技术方法与地质效果。

利用地震属性预测煤层顶底板含水性研究

文章通过地震属性来预测岩性参数,即选择利用多属性线性回归和概率神经网络技术对纵波速度、密度、视电阻率和孔隙度这些岩性参数进行反演,进而从获得的波阻抗体、视电阻率体和孔隙度体来预测煤层顶底板岩石的含水性。应用实例中,预测含水性相对较强的区域为低波阻抗、低视电阻率和高孔隙度分布的区域,这符合岩石物理的认识,同时与矿区地质认识的含水区也是一致的。煤层顶底板含水性的分析,对于防患煤矿突水事故具有现实意义。

模糊综合评判法在隧道岩体含水性预报中的应用

为了综合利用各种超前地质预报方法,得出一个相对正确的结论,提出应用模糊综合评判法进行超前地质预报。结合工程实例,从建立评判集、因素集、求取各因素的相对权重等方面介绍模糊综合评判法在超前地质预报中的应用。通过工程实际应用,证明该方法是可行的。

采空区含水性探测的综合电法勘探应用研究

以晋北某矿区为例,选择使用以重叠回线瞬变电磁法为主,2个AB极距的直流电阻率剖面法为辅的物探方法,开展采空区含水性探测应用研究。复合对称四极直流电阻率剖面中小的AB/2极距为40米,大极距为160米,研究中分别对对固定MN极距20米与MN/AB比值1/4进行了对比试验,并就大极距AB为320米时的不同MN视电阻率进行了对比研究,结果表明直流电剖面法受地形和MN接地电阻的影响较大,而复合对称四极电阻率剖面的视电阻率比值可以较好地减少这种干扰。实例表明瞬变电磁法在采空区含水性探测中适合全区大面积开展,在初步解释得到含水重点异常区后再进行对称四极复合电阻率剖面探测,并利用复合对称四极的视电阻率比值法确定采空区富水性,其成果会更可靠。

电阻率法探测陷落柱含水性与突水几率分析

陈四楼矿 2 1 0 2工作面胶带顺槽在施工中揭露一陷落柱 ,为了防止陷落柱突水 ,利用电阻率法成功地对陷落柱进行了探测、分析 ,准确掌握了陷落柱深部赋水情况 ,为工作面布置提供了科学依据。