淮南煤田各类型地质体CCS源汇潜力评估及其匹配性

开展淮南煤田各类型地质体CCUS源汇潜力评估及其匹配性研究,对于CO_(2)–ECBM技术工程化推广意义深远。以淮南煤田各类型地质体(深部不可采煤层、残留煤体、采空区)为研究对象,首先,探讨了各类型地质体CO_(2)地质封存潜力评估方法;其次,分析了各类型地质体CO_(2)地质封存潜力;然后,基于成本最低目标函数及改进节约里程法,开展了CO_(2)地质封存源汇匹配研究,并优化了其管网设计;最后,基于3步走思路,提出了CCS源汇管网规划设计思路的系统建议。研究结果表明:燃煤电厂年平均CO_(2)排放量为0.588亿t,深部不可采煤层、残留煤体及采空区内CO_(2)地质封存总潜力分别为7.6200亿、0.0517亿、0.8246亿t,可分别封存CO_(2)12.97 a、0.088 a及1.40 a;10 a周期内,深部不可采煤层可封存CO_(2)5.876亿t,累计规划管道217.0960 km,需要资金373亿美元;1.45 a周期内,生产矿井及关闭矿井可封存CO_(2)0.852亿t,累计规划管道464.5161 km,需要资金73.6亿美元;基于改进节约里程法,CCS源汇匹配各地质封存汇点累计节约里程266.6127 km,累计节约成本11.21亿美元,分别占管道运输总里程、总成本的57.40%、79.95%;基于3步走思路,可分阶段、分区域实现淮南煤田各CO_(2)排放源及CO_(2)封存汇的全线贯通,可实现CO_(2)的全部运输及地质封存。

淮南煤田潘集外围地区下二叠统泥页岩储层矿物特征研究

【目的】研究淮南煤田煤系下二叠统泥页岩的矿物组成和页岩气储集层物性,评价淮南煤田不同矿物对页岩气储层的影响。【方法】以淮南煤田潘集外围地区下二叠统上石盒子组、下石盒子组和山西组泥页岩为研究对象,通过X射线衍射实验,探究不同组成成分对页岩气储层的影响。【结果】结果表明:研究区泥页岩矿物组成以脆性矿物和黏土矿物为主,其中脆性矿物中石英占90%以上,其次含少量钾长石和钠长石,黏土矿物以高岭石和伊/蒙混层为主,少量绿泥石和伊利石。【结论】黏土矿物有利于页岩气吸附,研究区石英等脆性矿物含量相对较低,应采取合适的压裂技术进行开采。

淮南煤田口孜东矿太原组灰岩微量元素特征

以淮南煤田口孜东矿太原组灰岩(一灰、二灰、三灰、四灰)为研究对象,对其微量元素进行地球化学特征分析,并对稀土元素的来源进行研究,通过相关的微量元素丰度比值反演其古沉积环境。结果表明:研究区一灰与二灰中Zr、Th和Sc丰度远高于上地壳元素丰度,这表明沉积过程中主要受陆源碎屑物影响。ω(Sr)/ω(Ba)<1,总体指示为陆相沉积。三灰与四灰中具有重稀土元素的富集、Y的正异常和Gd的正异常,表现出与海相灰岩相似的稀土元素特征。ω(Sr)/ω(Ba)>1,总体指示为海相沉积。通过ω(Sr)/ω(Cu)<1确定为干旱炎热的古气候,通过ω(V)/ω(Cr)和ω(V)/ω(V+Ni)结合δCe与δEu确定沉积环境为滨海的干热氧化环境。

AVO探测煤层瓦斯富集的理论探讨和初步实践——以淮南煤田为例

以煤层瓦斯富集地质理论为基础,根据煤层瓦斯与常规砂岩储层天然气赋存机理的对比,提出了以煤层割理裂隙为探测目标的煤层瓦斯富集AVO技术预测理论.根据AVO理论模拟,煤层顶面反射振幅通常是随着炮检距的增大而减小;不同结构煤体在AVO响应上存在明显的差异,随着煤层割理裂隙发育程度的增强,煤层顶面AVO的截距和梯度都会增大;煤层厚度的调谐作用对其AVO特征有明显的影响.通过对淮南煤田实际地震资料的处理和分析,探讨了煤田地震资料AVO的处理和解释方法,认为AVO梯度和伪泊松比反射系数是对煤层割理裂隙发育程度最为敏感的属性,获得了研究区内有工程使用价值的瓦斯突出区预测成果,初步证实了应用AVO技术检测煤层割理裂隙、预测煤层瓦斯富集部位的可行性.

淮南煤田含煤地层岩石物性参数研究

根据岩心实验测试数据和测井资料,利用交会图技术和统计分析方法,对淮南煤田含煤地层中砂岩、泥岩和煤岩的密度,纵、横波速度等物性参数进行了系统研究.研究表明:各类岩石的密度以及纵、横波速度等物性参数变化范围都较大;埋藏深度对岩石物性参数的变化和各类岩石之间的物性参数差异有明显影响;岩石的物性参数之间具有很好的相关性,但碎屑岩与煤相应物性参数关系式的系数有很大差别;与岩石实验测试数据相比,测井分析数据更接近于地层状态下岩石的物性参数,而且分布范围较大,回归分析结果更具实用性.

淮南煤田煤矸石中环境意义微量元素的丰度

淮南煤田矿区开采历史长,煤矸石累计堆存量大,从环境意义角度研究该矿区煤矸石具有其典型性和现实性。根据煤矸石来源、矿区主采煤层和岩性特征,在井下煤系地层系统采集原始煤矸石样品44件,运用现代环境微量元素分析技术(INAA和ICP-MS)测定了煤矸石中46种微量元素,并用冷原子吸收法分析Hg、选择性电极法分析F。进而筛选出11种具有环境意义的有害元素:10种金属元素(Cd、Cu、Ni、Sn、Hg、Mn、As、Cr、Pb、Zn)和1种非金属元素F。并以总量法初步预测和评估这些元素的含量水平和潜在的环境影响。与淮南煤及其土壤、世界煤、华北泥岩的对比可知,煤矸石中Cd、Cu、Mn、Ni、Pb、Sn等超出土壤背景值,有必要对这些元素在矿区环境污染迁移性和累积性的环境效应进行深入调查研究。

淮南煤田13-1煤层顶板地质特征与稳定性研究

根据大量钻孔和矿井生产资料,对淮南煤田13-1煤层顶板地质条件进行了详细的分析和研究,结果表明,煤层顶板的沉积环境及沉积特征对顶板的稳定性起主要控制作用,煤层小构造和顶板岩性组合等因素影响顶板稳定性的局部变化.分流河道砂岩是稳定性最好的顶板岩性,厚层分流间湾泥岩顶板的稳定性次之,泛滥平原泥岩顶板和决口扇、潮坪砂岩顶板为不稳定或中等稳定.

淮南煤田的构造厘定及动力学控制

淮南煤田的含煤地层为石炭系和二叠系 ,主要构造格架为一近东西向展布的“对冲式断—褶构造带”。该带可分为 3个次级构造带 :南部“八公山—舜耕山构造带” ,为一由南向北逆冲的推覆构造带 ;北部“明龙山—上窑构造带” ,是位于淮南煤田北缘由北向南逆冲的推覆构造带 ;中间为“淮南扇形复向斜带” ,构成淮南煤田的主体。淮南对冲式断—褶构造带是印支期华北板块与扬子板块碰撞造山的产物 ,是大别山北侧薄皮推覆构造前锋带和外缘带的主体 ,主要沿结晶基底与盖层的接触界面滑动。淮南煤田发育在“淮南扇形复向斜带”中 ,南北向的强烈挤压、对冲使得位于其中的含煤地层遭受错断、牵引而弯曲 ,直至倒转 。

淮南煤田潘谢矿区深层地下水氢氧同位素特征分析

从淮南煤田潘谢矿区采集了不同水体(大气降水、地表河水、太原组灰岩水、奥陶系灰岩水和寒武系灰岩水)样品34个,进行溶解性总固体(TDS),δD和δ18 O的测试,分析了不同水体的氢氧同位素组成特征及其成因.结果表明:不同的蒸发斜率以及氘盈余表明潘谢矿区多个灰岩含水层的蒸发作用以及地下水滞留时间的差异.太原组灰岩水与地表水(河流)水力联系相对于奥陶系灰岩水更强,灰岩水(石炭系、奥陶系、寒武系的碳酸盐岩裂隙岩溶水)的同位素组成特征可能因为浅层水与深部地下水的混合.水岩作用等原因导致灰岩含水层表现出了不同程度的氢氧同位素漂移.

淮南煤田煤系页岩气储集空间特征及其岩相控制作用

海陆过渡相煤系泥页岩广泛分布,具有良好的天然气资源潜力。以淮南煤田煤系泥页岩为研究对象,运用X射线衍射、扫描电镜等分析手段,对淮南煤田煤系地层泥页岩的矿物学、岩相、储层特征等方面进行相关测试,并探讨了泥岩岩相对页岩气储集空间的控制作用。研究表明:淮南煤田煤系泥页岩矿物成分中黏土矿物含量多、自生非黏土矿物相对较少,致使岩石脆性降低并对压裂裂缝产生具有负效应,但部分菱铁矿的存在可能起改善作用;存在花斑状高岭石泥岩、浅灰色高岭石泥岩、鲕状泥岩、暗色泥岩、粉砂质泥岩等5种岩相。泥页岩储层裂缝包括层面剪切缝、有机质演化异常压力缝、层间页理缝、构造裂缝等宏观类型和与石英和高岭石有关的微裂缝类型;泥页岩孔隙包括化石孔、粒间孔、粒内孔和晶间孔及可能的有机质孔等类型,为页岩气赋存提供了储集空间。不同沉积环境下的泥岩岩相不同,进而决定了矿物成分特征与有机质相对含量,对泥页岩储集空间起主要控制作用。

淮南煤田煤层气成藏动力学系统的机制与地质模型研究

淮南煤田由次生生物成因和热成因气组成的混合型煤层气藏,受各种地质和水文地质条件的影响和控制。本文通过热流场和地温场、古构造应力场和原地应力场以及地下水动力场的系统分析,探讨了煤层气成藏动力学系统的形成机制,进而提出了相应的成藏地质模型。淮南煤田的煤层气藏虽然属向斜式(或盆心)聚气模型,但是,该模型强调,作为附加气源的次生生物气的补充,成藏动力学系统演化、构造样式和能量场的耦合关系,是混合型煤层气富集成藏的主因。

淮南煤田现今地温场特征

在系统分析淮南煤田大量地面钻孔井温测井数据和井下巷道围岩温度测试数据的基础上,结合58块岩石样品的热导率测试结果,全面阐述了该区现今地温梯度和大地热流的分布特征。研究表明,淮南煤田现今地温梯度的众值介于2.50-3.50℃/hm之间,平均地温梯度为2.9℃/hm;大地热流值变化范围为31.87-83.9 m W/m^2,平均热流值为63.69 m W/m^2,地温梯度和热流值区均高于淮北煤田;大地热流受地温梯度控制明显,其变化特征和地温梯度分布较为相似,整体表现为中东部高,西部其次,东南部最小的特征。分析揭示,区内现今地温场和热流分布主要受区域地质背景和区内构造格局的控制。

安徽淮南煤田阜凤推覆体之下的伸展构造及其形成机制

报道了淮南煤田阜凤推覆体之下包括犁式断层面、反向正断层、滚动背斜和小型负花状构造在内的伸展构造。这些伸展构造很显然是扬子克拉通和华北克拉通在三叠纪碰撞时 ,大别山造山带前陆位置岩石圈弯曲导致地壳上部产生非弹性变形的结果。根据大别山造山带的形成及相邻地区的构造演化过程判断 ,淮南煤田阜凤推覆体之下的伸展构造是在印支期初露端倪 ,燕山早期 (早侏罗世 )定型 ,燕山中晚期 (中—晚侏罗世 )

含次生生物成因煤层气的碳同位素组成特征——以淮南煤田为例

淮南煤田煤层气属于热成因和次生生物成因气的混合气。不同矿区和不同煤层中煤层气的δ13C1值有明显的不同,这主要是由于现今淮南煤田的煤层气藏中后期生成的次生生物气与残留在煤层中的热解气混合比例不同造成的。研究显示,淮南煤田煤层气的δ13C1值明显轻于我国热成因煤型气和世界主要地区煤层气的1δ3C1值,表现出了含次生生物成因煤层气的δ13C1值的变化特征;而δ13C2值明显与我国热成因煤型气和世界主要地区煤层气的δ13C2值处于同一分布范围,表现出了热成因气δ13C2值的特征。淮南煤田煤层气的1δ3CCO2值反映出煤层气中的CO2主要为煤热解而来,部分是次生生物气生成过程中,经过了微生物的还原作用而残留的CO2。

淮南煤田东2孔VSP测井及其应用

主要阐述了对淮南煤田东2孔VSP测井资料进行处理、解释的初步成果及其在煤矿采区三维地震勘探中的应用 在处理过程中使用了三分量数据重定向与合成,波场分离,分离后的上、下行P波进行反褶积,零井源距VSP走廊叠加等技术,将处理速度、走廊叠加剖面用于煤田的层位标定,用转换横波速度对3D3C的PSV横波走时信息进行整理和推算,取得了较好的效果。

淮南煤田煤系泥页岩组成特征及吸附性能

通过泥页岩有机质和矿物的定性定量分析,研究淮南煤田煤系地层泥页岩组成特征及吸附性能.结果如下.1）研究区泥页岩TOC含量为0.13%~8.58%,平均含量为1.98%;有机质类型以Ⅲ型为主,少量Ⅱb型;Ro值为0.61%~1.48%,平均值0.93%;矿物主要为粘土矿物和石英,粘土矿物以高岭石和伊/蒙混层矿物为主.2）TOC含量增加,吸附量增大;Ro值增加,单位TOC的最大吸附量增加;粘土矿物吸附性与其类型有关系.3）脆性和脆-韧性变形的泥页岩等温吸附特征不同.

淮南煤田构造热演化特征与煤层气资源的初步研究

本文应用磷灰石裂变径迹法研究淮南煤田的构造热演化特征 ,探讨其煤层气资源潜力。结果表明 :研究区自晚古生代以来 ,至少发生过三次明显的构造热事件 ,分别在 2 40 ,1 40和 80Ma左右 ;古地温梯度比现地温梯度低 ,估计本区整个剥蚀厚度大于 2 0 0 0m。从该区的构造热演化特征可以得出以下初步结论 :该区煤化作用主要发生在 2 40～ 1 40Ma之间 ,即中生代以来的第一、二次构造热事件使晚古生代煤逐渐变质为气煤级 ,少部分达肥煤级。煤层气生气量不是太高 ,白垩纪晚期的构造热运动导致热成因煤层气逸失 ,构造发育的地区逸失较多 ,煤层气资源潜力可能不大 ;构造不发育的地区逸失较少 ,可能是煤层气开发较为有利的地区。

淮南煤田煤质随埋深演化特征及煤变质作用研究

煤变质程度随埋深的增加而增大,同时煤质发生变化。利用线性回归方法分析了淮南煤田顾桥、潘一和望峰岗井田13-1煤层煤质(挥发分、碳含量、氢含量和发热量)随埋深和不同煤层煤质沿地层层序的变化。结果表明:煤挥发分产率和氢含量随埋深的增加而减小,碳含量和发热量随埋深的增加而增大,除氢含量外各参数沿地层层序的变化比沿单一煤层的变化大。现埋深对望峰岗井田煤变质作用影响较大,为56.25%,对顾桥和潘一井田影响分别为43.10%和30.41%。根据挥发分产率随埋深的变化关系,推测顾桥、潘一和望峰岗井田分别在埋深1 474、1 160和911 m处出现1/3焦煤。

淮南煤田二叠系沉积相特征及其与烃源岩的关系

在对淮南地区二叠系岩性、矿物和生物化石进行观测研究以及相关地球化学参数测试的基础上,对淮南地区这一时期的沉积相演化特征及其与烃源岩之间关系进行分析。结果表明:淮南地区早、中二叠世时期海水震荡性后退,总体以水下沉积为主,大致可划分为2种沉积亚相:山西组的三角洲沉积和下石盒子组的水下分流河道沉积,又可以进一步细分为前三角洲、泥炭沼泽、分流河道、决口扇、河漫滩等微相,泥页岩在前三角洲和河漫滩相最发育。岩性和显微组分的组成受沉积微环境变化的控制作用明显,"(腐泥组+壳质组)/∑显微组分"以大于等于70%为主,利于生气;有机碳含量则受沉积亚相和沉积微环境的共同控制,山西组泥页岩中有机碳平均质量分数约2.78%,明显高于下石盒子组泥页岩中的1.11%。综合考虑泥页岩累计厚度、有机碳含量及有机质的显微组成等因素认为,研究区山西组和下石盒子组都可作为页岩气的有利勘探层位,尤以"潘集镇–潘集区–泥河镇–平圩镇"这一带最为有利。

淮南煤田顾桥煤矿深煤层地应力测试

为了研究淮南煤田的地应力分布特征和垂向变化规律,通过对淮南煤田顾桥煤矿的地应力测试和分析,发现顾桥煤矿最大主应力方向在NE56.8°~76.3°之间,平均水平地应力方向为NE67.17°~SW67.17°.通过对矿区地应力随埋深的变化规律研究,结果表明:最大水平主应力SH、最小水平主应力Sh和铅直主应力Sv随着深度的增加而呈线性增加.此外,研究发现:在埋深600 m以浅,最小主应力大于垂向应力;在埋深600 m以深,最小主应力小于垂向应力;在埋深1 000 m以浅,最大主应力大于垂直应力;在埋深1 000 m以深,最大主应力小于垂向应力.依据地应力与埋深的关系,可以把1 000 m深度作为划分深浅煤层的一种重要方法.