甘肃省煤层气产气潜力定量评价方法探讨——以窑街矿区海石湾煤矿为例

为加快甘肃省煤层气勘探开发和煤矿瓦斯地面抽采进程,以窑街矿区海石湾煤矿为例,采用临储压差、临废压差、有效解吸量等评价指标和数值模拟软件中的产气预测相结合的方法对煤二层产气潜力进行了定量评价。结果表明煤二层具有临储压差较小(2.31 MPa)、临废压差较大(6.70 MPa)、有效解吸量较大(8.60 m^(3)/t)、解吸效率较高(3.59 m^(3)/(t·MPa))特征;排采开始较短时间后即可产气,产气阶段的压降空间较大,能很快进入快速解吸和敏感解吸阶段,煤层气解吸效率显著增大;抽采10a直井日产气量平均1 258 m^(3),具有良好的产气潜力。现场直井排采实践也验证了评价结果的准确性。研究成果可为甘肃省煤层气勘探开发和煤矿瓦斯地面抽采提供有效的技术手段和决策依据。

顶板高位定向钻孔瓦斯(CO_(2))治理技术研究与应用

海石湾煤矿是罕见的煤与瓦斯(CO_(2))突出矿井,为进一步降低工作面回风流和上隅角瓦斯(CO_(2))浓度,设计在62241工作面回风巷施工顶板高位大直径定向钻孔抽采采空区瓦斯(CO_(2)),以孔代巷,解决回采工作面采空区瓦斯(CO_(2))涌出问题;结合“竖三带”理论,对大直径高位定向钻孔最佳布孔范围进行了分析和确定,通过定向钻进技术使钻孔分布在煤层顶板回采断裂带(“O”型圈)内,保障工作面回采过程中的瓦斯抽采通道。顶板高位大直径定向钻孔在平面上的布置距离回风巷10~70 m(控制工作面倾斜长度1/3);高程布置距离煤层顶板16~28 m,有效降低了工作面回采时上隅角和回风流中的瓦斯(CO_(2))浓度。工程应用表明,大直径顶板高位定向钻孔在瓦斯(CO_(2))治理的效果、成本、施工效率等方面均优于传统高位普通拦截钻孔。

基于煤层气井排采数据的储层含气量动态反演研究

煤储层含气量是煤层气开发的核心参数,但实测煤储层含气量与煤储层的真实含气量之间往往存在误差。基于窑街矿区海石湾井田煤层气井不同时段的产气量,以煤储层含气量"定体积"降低为基础,反演煤储层实时含气量,研究煤层气井排采过程煤储层实时含气量的变化规律。结果表明:煤储层含气量随排采时间呈线性下降趋势,不同步长煤层气井产气量与煤储层含气量降低幅度一致,遵循"定体积"产气特征,即煤层气单井产气量是煤基质"定体积"产出;煤层气井的产气量与含气量降低速率有关,而与煤储层原始含气量无关。煤储层为隔水层,水力压裂难以改变煤基微孔隙通道的结合水状态,CH_(4)产出过程受水–煤界面作用控制,煤层气产出是"CH_(4)·煤·水"三相界面传质作用的结果,水–煤界面作用中水的湍动提供并传递能量,激励块煤中CH_(4)解吸与产出。

镜煤和暗煤与甲烷界面作用实验研究——以民和盆地低阶煤为例

为研究低阶煤中凝胶化组分(镜煤)与丝炭化组分(暗煤)对甲烷的吸附/解吸差异,采集民和盆地海石湾煤矿2号煤作为研究对象,分别对等温吸附/解吸实验数据进行Langmuir拟合与双位Langmuir拟合,计算等量吸附热,分析不同逸度环境的吸附热力学特征,探讨煤岩组分差异对煤层气产出的影响。结果表明:①煤中凝胶化组分与丝炭化组分对甲烷的吸附均符合Langmuir方程,凝胶化组分的吸附量远高于丝炭化组分;②同一温度点下,无论是粒煤还是柱煤,均存在解吸滞后现象,这是由于吸附热差异导致,而粒煤实验拟合结果的a、b值均大于块煤实验结果的a、b值;③等量吸附热随逸度的增大而变大,随温度的升高而降低,吸附相密度对等量吸附热的影响大于温度,导致在煤表面吸附动能更大的甲烷分子,其等量吸附热整体随温度升高呈下降趋势;④煤的不同宏观组分吸附能力差异较大,镜煤含量较大区应为煤层气井井位部署的首选。