基于等温吸附曲线的煤储层产气潜力定量评价——以黔北地区长岗矿区为例

含气饱和度、临储比等指标在用于煤层气选区选层评价时,未考虑煤层气解吸能力以及解吸过程中储层压力对气体解吸的影响,因而难以全面反映煤储层的产气潜力。为此,以煤样等温吸附实验为基础,提取临储压差、临废压差、有效解吸量、解吸效率等指标,建立了煤层气产出潜力的定量评价方法,并基于黔北地区长岗矿区煤层气井排采历史进行了分析验证。研究结果表明:(1)长岗矿区7号煤层的临储压差为2.35 MPa,0.2~1.0 MPa废弃压力下的临废压差介于2.06~2.86 MPa,煤层气有效解吸量介于9.32~18.9m3/t,具备较高的产气潜力;(2)研究区煤层气解吸过程只经历敏感解吸阶段,解吸效率高,煤层吸附时间短,见气后短时间内可获得较高产的气流;(3) FX2井煤层气产出潜力定量评价及排采历史验证了该区的煤储层具有煤层气开发产气潜力。结论认为:(1)研究区煤层气井排采初期应缓慢排采,尽可能减小降压速度、扩大降压漏斗波及范围和有效解吸半径;(2)优选相对高渗区及开展高质量的压裂,以扩大有效渗流半径,充分释放煤层气产能。

黔北煤田长岗向斜煤储层特征与压裂可改造性研究

为指导黔北煤田长岗向斜煤层气的勘探开发和选区,基于钻探、试井资料及煤样测试数据,分析研究了黔北煤田长岗向斜煤储层特征,结合煤层气井试采效果,从煤体结构和煤层及其围岩特征研究了煤储层压裂可改造性。研究结果表明:长岗向斜煤层多而薄,主要为低灰~中灰、高硫分的贫煤~无烟煤,煤层埋深适中;煤的比表面积大,吸附性强,含气量高,资源储量较好。而煤层气解吸难度大,孔隙度低,孔裂隙系统不发育,为低孔、低渗、欠压储层,给开发造成一定困难;向斜北部受断层破坏,煤体结构破碎,以碎粒煤和粉煤为主,不利于压裂;向斜南部煤体结构较完整,各煤层岩石力学性质强,顶底板以较薄的泥岩为主,与煤岩力学性质差异较明显。仅采煤层气,优先压裂3号和7号煤层;若实施煤系气共采,则多数煤层都是合适的压裂选层。

我国煤基石墨资源与制烯潜力

煤基石墨是石墨的重要组成部分,兼具金属和非金属的优良特性,是新兴产业的重要原材料。我国煤基石墨资源储量丰富,开发利用程度低,资源应用潜力巨大。基于当前煤基石墨勘探开发取得的重要成果及现代分析测试技术方法,探讨了接触变质作用叠加岩浆流体热作用的煤基石墨成因机制和演化规律。借助HR-TEM、XRD、Raman及磁阻等测试方法分析了煤基石墨结构表征参数,综合前人以成分指标H/C和结构指标中晶面间距d002及拉曼积分面积比R2划分煤基石墨与无烟煤的具体值,结合国家政策导向和煤基石墨原材料资源优势及石墨烯采选制备工艺方法,参照太西煤制烯的转化工艺提出以煤基石墨为前驱体制备石墨烯的构想。

闽西南永安煤田煤系石墨显微组分光学特征及石墨化组分形成路径

石墨作为重要的矿物类非金属矿产,是炭素材料的基础原材料,煤系石墨是煤变质形成的一种隐晶质石墨,在新型碳材料领域应用广泛。为研究煤系石墨显微组分的光学特征和石墨化显微组分的形成路径,以闽西南永安煤田广泛发育的煤系石墨为研究对象,采用不同观察组合的光学显微镜和扫描电镜等方法,识别煤系石墨显微组分组成及其光学特征,探讨不同显微组分的趋石墨化行为和形成方式。结果表明,煤系石墨显微组成以煤原有显微组分的变镜质体为主(86.15%~97.24%),变惰质体次之,偶见变类脂体,新生显微组分包括各向异性体和石墨微晶(0.68%~7.32%)。反射单偏光旋转载物台观察,变镜质体呈多色性和强光学各向异性,不同显微亚组分之间光性差异明显,交叉偏光清晰观察植物组织结构,是区分亚组分的有效方法。变惰质体以变丝质体为主,反射单偏光观察以弱光学各向异性为特征,交叉偏光观察近全黑,基本保持光学“惰性”。变类脂体中变孢子体、变角质体和变树脂体形态清晰,多色性和光学各向异性强于变镜质体。流动状结构各向异性体以透镜状或条带状依附于原显微组分表面,石墨微晶产状有微裂缝充填和胞腔充填两种,以前者为主,呈片状、针状和镶嵌状形貌,簇状集合体产出。正交偏光加石膏试板观测条件下,石墨微晶呈一级黄和二级蓝干涉色,指示石墨微晶不同的排列方向,等色区线径10~50μm的石墨微晶数量最多且分布最广。扫描电镜电子能谱显示,石墨微晶呈不规则鳞片状并见流动状结构和气泡膜状结构,元素以碳为主。富氢变镜质体和变类脂体是煤系石墨中新生显微组分的主要碳质来源,煤系石墨趋石墨化显微组分以3种路径形成:一是充填于原显微组分颗粒边界的渗出沥青体,形成方式类似于沥青焦;二是高活性变类脂体受热软化熔融冷却结晶形成各向异性体;三是活性显微组分热解产生的含碳气体在开放空间以气相沉积方式形成石墨微晶。煤系石墨的形成和分布受岩浆-构造热活动制约,岩浆热力与侵位压力是闽西南煤系石墨形成的主要地质因素。

云南地区现今应力场特征及成因分析

基于国际开放地震数据库(Global CMT),统计了云南地区1976—2015年期间66组震级(M_w)≥4. 8的震源机制数据。通过TENSOR程序反演震源机制的简化应力张量发现:云南地区应力机制以走滑型(SS)为主,占66. 7%;其次为正断型(NF),占22. 7%,且主要集中分布在云南西北断裂附近。将66组震源机制数据按区域分为4个次级区块分别联合反演,其结果显示:云南西北地区拉张作用显著,最大主应力方向为WNW—ESE和NNW—SSE;云南西南、东北地区以挤压作用为主,最大主应力方向分别为NNE—SSW和NW—SE;云南东南地区板块相对稳定,基本没有中强震发生。以震源机制反演结果为约束,利用有限元数值模拟得到了研究区连续应力场变化特征,即具有顺时针旋转的趋势,其主要原因是喜马拉雅东部构造特殊的下地壳和上地幔物质使得云南地区成为印度板块向北推进的优势通道,进而挤压应力向东南偏转形成旋转的应力场。