深、浅部煤层气地质条件差异性及其形成机制

深部煤层气资源丰富、开发前景广阔,但对其与浅部煤层气地质条件的内在联系研究尚不够深入。从煤层形成演化角度出发,以鄂尔多斯盆地上古生界煤层为例,总结了煤层深埋深藏型、深埋浅藏型及浅埋浅藏型3种埋深演化模式。系统分析了深部和浅部煤层在温压条件与含气性、地应力与渗透率特征、变质程度与含水性等方面的差异性及其形成机制。研究指出,受埋深与演化过程影响,深部和浅部煤储层温度最多相差100℃以上,储层压力最大相差40 MPa左右,导致由浅部向深部,气体赋存状态以吸附气为主转变为吸附气与游离气共存,地应力场由水平应力主导转化为垂向应力主导,煤储层孔隙率、渗透率及含水性逐渐降低。明确了深部煤层气的典型特点,即:在高温高压条件下,以吸附态和游离态共存于一定深度以下煤储层中的甲烷气体,该类煤储层在垂向应力为主导的作用下,孔裂隙空间极度压缩,含水极少且矿化度极高,内生微裂隙为主要渗流通道。基于含气性临界深度和地应力场转换深度的不一致性,指出浅部向深部煤层演化过程中存在过渡区,该区内呈现出非典型深部煤层气的特点,或深部煤层气和浅部煤层气地质条件共存的情况,在勘探开发过程中,应具体分析,制定针对性开发方案,以实现浅部与深部煤层气的高效协同开发。

中国与美国氦气地质条件和资源潜力对比及启示

鉴于氦气资源的战略重要性、美国氦气资源条件的优越性及目前中国氦气供需矛盾的严峻性,开展中国与美国氦气地质条件和资源潜力对比显得极为有意义。通过对比中国与美国氦气的地质条件、资源量和储量数据,基于氦气产量历史数据,结合全球氦气需求分析,采用哈伯特模型、高斯模型和资源量-储量约束下的产量预测模型,开展2023—2030年全球氦气产量预测,为中国氦气勘探开发工作提供参考。分析结果:(1)与美国所在的北美地台规模大且构造稳定相比,中国地台规模小且经历多期构造演化,中国氦气分布呈现点多、面广、类型多样的特点;(2)尽管目前国内外对中国氦气的资源量有不同认识,通过对中国与美国含氦天然气资源潜力的对比,表明中国氦气资源丰富,资源量将会随着对氦气勘探程度和认识程度的不断加深而动态增长;(3)预测显示,2023—2025年为中国氦气生产起步发展阶段,2026—2030年为快速增长阶段;(4)对中国氦气勘探开发的4点启示:坚定中国氦气勘探开发的信心、提出并完善适合中国地质条件的氦气富集理论、加大研发氦气勘探开发技术、2030年前中国氦气供应来自国际和中国国内2个渠道。

金坛盆地始新统阜宁组四段页岩油地质条件

为评价以金坛盆地为代表的苏南新生代残留盆地非常规油气勘探潜力,以金坛盆地J9井钻井、岩心、测井及分析测试资料为基础,开展阜宁组四段岩石沉积特征、有机地球化学特征、矿物组成特征、储层特征等地质条件分析。研究结果表明:金坛盆地阜四段形成于浅湖—半深湖为主的半封闭—封闭咸化沉积环境,具有泥页岩厚度大(深凹带大于250 m)、总有机碳(TOC)含量偏低(平均为1.02%)、热演化成熟度(R_(o))中低(介于0.81%~0.85%)的特征,具备一定的成烃物质基础。阜四段泥页岩发育裂缝、孔隙两类储集空间,具备良好的储集性能,同时脆性矿物含量较高,有利于后期的压裂改造。结合已有钻孔油气显示情况,认为苏南地区茅山构造推覆带前排的金坛盆地阜四段具备中低成熟度页岩油勘探潜力。

河南省泌阳县崩滑流灾害孕灾地质条件分析

为分析泌阳县地质灾害孕育、形成的地质环境条件,深化地质灾害早期识别、形成机理和规律认识,在地质灾害风险调查成果的基础上,分别对崩塌、滑坡、泥石流进行孕灾地质条件分析。针对地形地貌、地质构造、工程地质岩组、斜坡结构、水文地质条件、人类工程活动等孕灾因子进行分析。研究结果表明,崩塌、滑坡主要孕灾因子为地形地貌、工程地质岩组及斜坡结构;泥石流主要孕灾因子为地形地貌和工程地质岩组。结合主要孕灾因子,将全县划分为四个孕灾大区及若干小区,并对各分区孕灾地质条件进行详细论述,阐明不同分区内主要孕灾因素。

天津市汉南路桥梁场地工程地质条件及土层地震反应分析

汉南路改线及配套服务区项目为天津市建设世界一流大港集疏运北部通道基础设施工程,工程沿线有北疆电厂专用线铁路桥和南堡铁路大桥。汉南路桥梁工程作为重要生命线工程,需在工程建设开始前进行场地地震安全性评价。本文综合前人在区域范围内地震活动性和地震构造研究成果,基于场地地震工程钻孔勘探与测试数据,建立了场地土层一维波动模型,完成了场地地表地震反应计算,取得主要成果:1)两个桥梁工程场地50年超越概率10%对应的地表水平加速度峰值分别为0.209g和0.213g;2)工程全线均位于地震动峰值加速度分区中的0.2g区。汉南路桥梁场地土层地震反应分析工作为后续工程建筑规划、震害预测和抗震设计提供了重要依据,对场地地震地质灾害评价具有重要意义。

复杂地质条件下沥青混凝土心墙坝风险识别方法

针对复杂地质条件下沥青心墙坝风险识别问题,本文从“三高一深”复杂地质条件、沥青混凝土心墙和传统土石坝三个风险维度,系统建立沥青混凝土心墙坝风险指标体系。针对主客观信息融合不充分问题,本文采用三角模糊层次分析法(TFAHP)确定风险指标主观权重,通过指标重要性评价法(CRITIC)确定其客观权重,并利用博弈论法(GT)计算最优组合权重,构建基于TFAHP-CRITIC-GT组合赋权模型的沥青心墙坝风险智能识别方法。实例分析表明,新疆奴尔沥青心墙坝工程复杂地质条件风险指标权重占比0.516,是该工程的重要风险因素。综合考虑复杂地质条件风险对于准确识别沥青心墙坝风险因素具有重要工程意义,本文提出的指标体系及识别方法对于西部地区复杂地质条件大坝风险识别及评价研究具有推广价值。

复杂地质条件下公路边坡生态修复的挑战与应对策略

随着公路工程建设的快速发展,边坡生态修复得到广泛应用,同时也面临着复杂地质条件带来的一系列挑战。本文详细分析了一个公路建设项目的核心信息、地质状况、边坡设计和绿化修复准则,深入剖析了地质生态环境修复中的挑战。针对深挖路基边坡岩层导致的不稳定情况以及台风和暴雨引起的水土流失现象,我们采取了精确的修复措施。文章还探讨了喷播技术在边坡绿化中的应用和原理,强调了在边坡修复和植被恢复中植物选择的关键性。

郑州矿区复杂地质条件煤矿智能化建设模式思考

郑煤集团公司拥有直管矿井10座、兼并重组矿井37座,主要分布在郑州矿区,其中直管矿井中煤与瓦斯突出矿井8座、水文地质条件复杂矿井5座,兼并重组矿井井型产能普遍较小、装备水平较低。郑州矿区煤层为“三软”不稳定煤层,存在开采条件复杂、自然灾害严重、劳动用工多、安全风险大、开采成本高等突出问题。

松辽盆地北部青山口组夹层型页岩油形成地质条件及勘探潜力

松辽盆地北部青山口组是大庆油田重要的页岩产油层,主要发育泥纹型和夹层型2种类型的页岩油,其中泥纹型页岩油已经在Q9油层取得效益勘探,夹层型页岩油近2年也受到了广泛关注,部分探井取得较好效果,展现了一定的资源规模,是大庆油田增储建产的重要接替领域。基于钻井、测井、岩心和实验分析资料,通过对青山口组沉积相、砂体分布、储层宏微观特征和含油性的系统分析,明确了松辽盆地白垩系青山口组夹层型页岩油形成的地质条件及勘探潜力。结果表明:青山口组沉积时期,主要发育北部和西部物源,沉积微相类型主要为水下分流河道、河口坝、远砂坝、席状砂、浊积砂和砂质碎屑流,夹层砂岩在全区大面积分布,沿着物源方向逐渐减薄;夹层型页岩油砂岩储层主要发育粒间孔和溶蚀孔,有效孔隙度一般为6%~12%,页岩储层主要发育粒间孔、晶间孔、有机生烃缝等,砂岩和页岩均具有较好的储集能力;青山口组夹层型页岩油源储一体近距离运移立体成藏,砂岩、页岩普遍含油,在成熟烃源岩内为纯油区,大规模连续成藏;按照有效烃源岩范围、砂岩分布范围、储层特征、黏土矿物含量、油水关系等地质条件,综合划分了青山口组夹层型页岩油发育的有利区带,初步估算资源量潜力为25×10^(8) t,展现出良好的勘探前景。主要参数对比结果表明,齐家南和古龙西地区夹层砂岩相对较厚、源岩品质相对较好,是近期增储建产的现实区带。

星空地井一体化探测技术体系在复杂地质条件场地调查中的应用

复杂地质条件下的场地调查往往受地形起伏、断裂构造复杂、水文地质条件变化剧烈、人类工程扰动强烈等因素影响,存在调查范围缺乏科学性、调查尺度与精度难以协同平衡导致总体工作量部署高而高风险区表征精度相对不足。本文通过融合“星空界”、“天空界”、“地表界”、“地下界”技术,在突破单一技术手段片面零散探测的基础上,强调空天地一体化与井下探测技术的有机融合,构建了星空地井一体化探测技术体系。该一体化探测技术在湖北典型污染场地地下水污染调查中得到了有效应用验证,具有全局性视野认知、自组织高效诊断识别、兼具大时空尺度风险筛查与场地尺度分层精细表征等技术优势。此外,采用该一体化探测技术体系在江西赣南边远山区找水打井与地下水源应急供水中得到了应用验证,从技术方法上克服了传统单一方法的不确定性,科学有效地提高了基岩山区水文地质调查找水的成功率与工作效率。地表界调查圈定找水靶区,论证地下水源找水井位;地下界探测应用落地,基岩山区水文地质钻探涌水量达120 m3/d,解决了赣南革命老区季节性缺水的实际问题。作为行业共性关键技术,星空地井一体化探测技术体系在生态环境、自然资源、水利巡查、应急救灾等业务领域应用前景广阔。未来在多技术方法融合、多元异质信息融合及项目应用落地方面有待进一步拓展,天空界无人机航测、地下界分层精细探测新技术新方法等尚需加强研发应用与技术协同。

高海拔地区复杂地质条件下组合成槽工艺应用研究

西藏某水库工程针对不同组合成槽工艺在防渗墙工程中的适用性及可行性进行研究,并通过对成槽质量结果进行分析对比,得出最优组合成槽工艺,从而达到在高海拔下节约施工时间,加快施工进度的目的。文章主要对工程中不同组合成槽工艺的施工技术要点及质量控制难点进行了全面总结,便于在今后工程中推广应用。

渝南地区二叠系龙潭组C_(25)煤层煤层气基础地质条件分析

渝南地区二叠系龙潭组煤层气勘探开发处于起步阶段,为揭示该区主力煤层C_(25)的煤层气基础地质条件,基于区内煤田钻孔、煤层气钻井获取的地质资料和实验测试数据,对煤岩煤质、煤层孔渗、含气性等特征进行了分析。结果表明:研究区二叠系龙潭组C_(25)煤层具有“发育稳定、厚度相对大、孔渗低、变质程度高、含气量高”的特征。C_(25)煤层全区发育稳定,呈“北厚南薄”的趋势,北部一般大于1.5 m;煤岩煤质属于半亮型煤;有机组分中镜质组含量介于51.7%~72.2%;镜质组最大反射率整体介于1.8%~2.2%,变质程度处于高成熟—过成熟阶段;煤岩孔渗较差,孔隙度介于3.46%~8.46%,渗透率大多低于0.01×10^(-3)µm^(2);含气性好,一般大于10.0 m^(3)/t;同时,煤层顶底板均为良好封隔层。结合綦煤1井、Y2井产气效果,认为渝南地区二叠系龙潭组C_(25)煤层具备较好的煤层气勘探开发基础地质条件。

二连盆地乌尼特坳陷砂岩型铀成矿古水文地质条件分析

本文在分析二连盆地乌尼特坳陷基底、盖层结构特征基础上,对坳陷的古气候古水文地质条件开展研究,包括坳陷中各凹陷的地下水的形成发展史、同生沉积水的形成、分布及演化过程及地静压力系统、水静压力系统对地下水的改造作用。经分析认为,压挤水运动方向与盆缘补给区的含氧含铀水运动方向相反,在其径流过程中,两种不同性质的地下水相遇的混合部位,是水动力条件和水化学环境的变异部位,铀元素在这里富集成矿,并由此提出了铀成矿的有利时期及层位。

地下空间资源协同化评价探索——“复杂地质条件地下空间资源识别与评价”专辑特邀主编寄语

地下空间资源分布广泛,是重要的国土空间资源。复杂地质条件下地下空间资源开发利用涉及“水、土、岩、气”等方面内容,是资源开发面临的主要问题。科学合理的探测识别与评价是地下空间资源开发利用的重点研究方向,对地下空间资源的可持续利用具有重要意义。在《地球学报》编辑部的大力支持下,本次专辑由复杂地质条件下地下空间资源的探测、识别、评价等相关方面内容构成,包括城市地下空间资源、地下水资源、地热资源等。该方面的研究成果可为地下空间相关资源的识别与保护研究提供重要的参考价值。

准噶尔盆地南缘楼庄子地区头屯河组水文地质条件与铀成矿的关系

前人在准噶尔盆地南缘楼庄子地区发现头屯河组砂岩型铀矿化,针对该地区铀成矿前景及找矿方向进行了论述,但铀控矿因素尚不明朗。砂岩型铀矿作为一种水成矿产,研究水文地质条件与铀成矿关系对铀成矿规律和找矿靶区的预测至关重要。本文利用铀矿勘探和煤田钻孔资料,分析了楼庄子地区头屯河组含水层特征并对其进行了划分;通过分析研究区地下水演化特征,推断出铀成矿地质时期;通过分析含水层发育特征(砂岩含水层厚度、沉积特征、砂泥比,连通性、渗透性等)、“天窗”特征,揭示了不同区域水循环交替强度、铀成矿水文地质条件的差异;综合有利成矿信息,预测头屯河组有利成矿的区域和含水层,经过钻孔验证,楼庄子地区中部铀矿化较好,东部次之,西部较差,仅Ⅲ含水层见工业铀矿化,取得了良好的勘探效果。

复杂地质条件下基坑降水方案设计研究

随着城市化进程的推进,对于空间的开发利用逐渐转向地下,设计科学恰当的基坑降水方案对基坑工程的安全与成本控制至关重要。以某工程项目基坑为研究对象,设计了有悬挂式止水帷幕的半封闭式基坑降水方案,通过模拟软件对降水效果和降水后对周围环境的影响进行模拟分析,得出了该方案设计的半封闭式基坑降水方案降水效果良好,可供相关工程参考。

水库坝址地质条件分析及工程问题评价

为切实掌握水库坝址区的地质条件及工程地质问题,本文以现场调查成果为基础,先对坝址区地质条件进行分析,并进一步评价其工程问题,以期为后续设计奠定基础。分析结果表明:坝址区地形总体较为平缓,具有相对较厚的覆盖层,其下覆基岩主要为砂岩和辉绿岩,同时,坝区两侧斜坡相对较高,地表具有起伏特征,较少发育不良地质作用,仅发育有2处危岩体和1处堆积体,因此,坝区两侧斜坡的稳定性整体较好,仅局部存在失稳风险。坝区存在一定的水库水平渗漏问题,建议采用全库盆防渗,且库区不存在水库浸(淹)没问题,固体径流问题不突出,但冲沟发育,物源丰富,建议采取必要的排导防护措施。

不良地质条件下顶管始发井逆作法施工技术研究

以内蒙古引绰济辽工程为例,阐述了该工程顶管始发井在不良地质条件下采用的逆作法施工工艺,辅以超前灌浆、井点降水、监控量测以及信息反馈等施工手段成功解决不良地质条件下始发井逆作法开挖支护及混凝土施工带来的一系列质量与安全问题,有效地避免了采用传统竖井基坑施工存在的各种风险,总结出不良地质条件下逆作法施工工艺和关键工序以及控制要点,所取得的经验可为今后类似工程参考。

极端暴雨天气对矿井水文地质条件的影响分析--以梁北矿防治水工作为例

极端暴雨天气不仅给矿井汛期防治水害造成巨大压力,随之引发的区域水文循环过程的改变,也造成暴雨后一段时期内矿井水文地质条件异常,使得煤层开采过程中水害威胁程度远远大于其他灾害,对水害防治工作产生持续影响。以梁北矿防治水工作为例,通过矿井综合精准物探结果、钻孔水文观测记录和数值模拟,初步分析了极端暴雨后对矿井水的耦合影响。首先,矿井水文观测井水位明显升高,且综合矿井地球物理方法探测亦表明矿井煤层底板深中浅不同含水层的富水空间分布更加复杂;其次,地表水经裂隙向下渗透,导致矿井地下水位面升高,鉴于含水层具有较强的非均质性,不同钻孔所揭露的岩溶裂隙空间体存在出水量大小不一、水压大小分布差异较大的情况,矿井水文地质条件愈加复杂;最后,进一步的数值模拟分析表明,极端暴雨后的地表水会补充至矿井含水层,导致矿井底板的水量和水压增加,但随着时间的推移将逐渐趋于新的平衡。

高海拔地区复杂地质条件下组合成槽工艺的工效和经济分析

在超高海拔、防渗墙深度较深、地质条件相对复杂、施工难度较大的西藏某水库工程施工之中,形成旋挖钻机直接成槽,旋挖钻机与抓斗组合成槽(三旋两抓或五旋两抓),旋挖钻机与冲击钻组合成槽(五旋四钻),旋挖钻机与抓斗重锤、冲击钻组合成槽等系列关键施工技术,通过对其施工工效和施工成本的综合分析,确定出最优组合成槽工艺,大大节约了施工成本和工期,创造出巨大的社会经济效益,为今后同类施工项目提供了可供参考借鉴的施工技术和经验。