新疆地区低煤阶煤层孔隙特征实验评价研究

近年来,随着新疆低煤阶煤层气勘探开发的突破,低煤阶煤层气储层评价受到重视。本研究以新疆低煤阶煤样为研究对象,通过低温N_2吸附实验、低温CO_2吸附实验以及高压压汞实验相结合的方法,分析全孔径分布特征。成果如下:高压压汞实验显示原生结构孔隙中的大孔和微孔较发育;低温N_2吸附实验显示孔隙以微孔为主,为开放型"墨水瓶"孔隙;低温CO_2等温吸附实验显示在相对压力较低时,CO_2吸附量以单层吸附方式能快速上升;通过上述实验的综合研究,发现低煤阶煤样全孔径分布曲线均呈双峰模式,微孔、大孔较为发育,其中微孔最发育。

低渗透性煤层注水数值模拟与工程应用

基于Comsol Multiphysics 5.4模拟软件对不同煤体特征参数与注水工艺参数对低渗透性煤体的力学特性和湿润效果的影响规律进行模拟分析,并将模拟结果应用于工程实际。模拟结果显示,注水压力越大,距钻孔距离越小,孔隙压力就越大,三者之间存在一定数学关系,注水压力对湿润半径呈指数式增长趋势;注水孔长度对湿润效果基本无影响;而孔隙度越大,煤体孔隙压力越小,煤体钻孔水质量流量和湿润半径越大,一定范围内煤体更加湿润。应用结果表明,采用数值模拟对湿润半径进行预测可以对工程现场低渗透性煤层的注水工艺参数设计提供引导。现场应用发现煤体的湿润性及工作面的降尘效果显著,对粉尘的产生及控制均起到积极影响,有效改善了井下工作环境。

正断层附近煤层的特征

正断层附近煤层的孔隙、裂隙是与正断层的形成过程密切相关的,通过对正断层附近煤层的孔隙、裂隙特征及煤的机械性能的分析,在煤矿生产实践中指导煤与瓦斯突出的预测、瓦斯资源抽放利用的评价、隔离煤柱宽度的计算。

基于CT扫描的煤岩钻孔注液氮致裂试验研究

为解决煤层气排采效率低的问题,提高煤储层渗透率,采用CT扫描的精细观测手段,对煤样进行钻孔注液氮实验,并分析其致裂过程与增透效果。研究结果表明:在冷冲击收缩应力与孔隙压力的双重作用下,煤岩注液氮钻孔周围发生了破裂,其孔隙率增加量随与钻孔距离增大呈负指数衰减。煤岩钻孔注液氮致裂效果随着与钻孔距离增加而减弱;增透效果在邻近钻孔的位置增加,由于碎胀作用,在远离钻孔的位置反而降低。液氮冷冲击对煤岩孔隙结构的影响与原始孔隙率之间具有一定相关性:即在原始孔隙率较低的区域,孔隙率增加较为明显,而在原始孔隙率较高的区域,孔隙率增加不明显甚至略有降低。研究结果证明注氮可以实现煤储层增透、提高煤层气排采产量。

凝胶泡沫防止煤与瓦斯突出的新思路

针对井下煤与瓦斯突出现象,提出用凝胶泡沫封堵煤体裂隙、孔隙防止瓦斯突出的新思路。介绍了凝胶泡沫的性能及向煤体的孔隙、裂隙压注凝胶泡沫的防突机理,依据凝胶泡沫未胶凝前的流动性及胶凝后的黏结性,分析了压注凝胶泡沫占据了孔隙、裂隙,降低煤层孔隙率;与煤体固结为一个整体,提高煤体强度;封闭瓦斯,使其潜能被钝化;压注凝胶泡沫时的钻孔可提前释放一部分瓦斯,从而达到防突的目的。