港口生态位模型构建及资源重叠度测算

港口群具有明显的生态系统特征,因此将生态位理论引入港口群,通过构建港口体积生态位模型和港口生态位宽度模型,分析4种港口生态位关系及其演化规律,反映港口群内各港口之间的相互作用关系。在分析港口生态位资源构成的基础上,通过构建港口生态位重叠模型,量化测算港口对群内同质资源竞争的激烈程度。

煤油资源重叠区煤矿开采硫化氢灾害防治体系研究与应用

针对煤油资源重叠区煤矿开采受早期石油开发遗留的废弃油井内硫化氢等有害气体侵入威胁,以鄂尔多斯盆地西缘马家滩矿区双马煤矿为例,研究分析了不同类型废弃油井硫化氢侵入煤系地层的运移机理,划分了废弃油井的安全风险等级和威胁程度。在此基础上提出了以“分类治理”为核心思想的“超前探测→评估分类→综合治理→效果评价”四位一体硫化氢综合防治体系,构建形成了以地面超前封堵为基础、以采前预注碱性吸收液主动治理和回采期间中高压喷碱性吸收液逐级防控为关键工艺的“堵、注、喷、增、降、监、护、撤”技术管理体系。通过在现场成功应用,有效解决了煤油资源重叠开采煤矿区受废弃油井影响矿井采煤工作面硫化氢灾害防治难题,实现了对硫化氢灾害的精细化治理,可为类似矿区硫化氢灾害防治提供借鉴。

煤炭与石油资源重叠区域废弃油井危害分类及防治技术研究

针对煤炭与石油资源重叠煤矿区域面临的废弃油井灾害防治难题,以鄂尔多斯盆地西缘宁东煤田煤炭与石油重叠区域为研究对象,对废弃油井危害分类及防治技术进行系统性研究。通过分析废弃油井结构、致灾类型及多源致灾特征,将废弃油井危害分为4类:Ⅰ类为水、油、气灾害混合井;Ⅱ类为水、顶板灾害混合井;Ⅲ类为水、油、气、顶板灾害混合井;Ⅳ类为顶板灾害井。在此基础上,提出了阻断危险源通道、治理既成灾害的井上下综合防控思路和方案。建立了考虑油、气渗透及底板破坏的封堵深度模型,构建形成了“透孔—洗井—测斜—制底—封堵”地面封堵,以及“监测—探查—揭露—切割—封堵”井下揭露治理关键工艺流程,形成了“堵、注、喷、增、降、监、护、撤”油、气灾害综合防控体系。通过在双马一矿进行现场应用,先后安全通过了马探31等6个废弃油井,有效遏制了废弃油井灾害的扩大和升级,可为我国类似煤矿区油井灾害防治提供参考和示范。

资源重叠区废弃油气井安全治理技术研究

针对废弃油气井对资源重叠区的生产影响和安全环保风险,介绍了废弃油气井治理工艺,根据废弃油气井的不同类型和不同油井工况设计了5种治理技术方案。以禾草沟煤矿为试点,从废弃油井地质条件、井身结构和测井成果入手,采取了"一井一工艺、一面一方案"优化设计和治理,对采煤工作面穿越废弃油井揭露情况进行了合理分析,提出了安全措施及建议。现场实践表明,禾草沟煤矿采煤工作面顺利通过废弃油井,治理方案安全可行,能够保证资源重叠区安全、经济、协调开采。

我国矿产资源重叠的矿业权设置

我国的矿产资源具有共伴生矿床多、单一矿床少的分布特点。解决矿产资源重叠问题,重点在于矿业权设置。在我国民法学界,关于矿业权的物权属性已经获得普遍认可。但是关于矿产资源重叠的矿业权设置问题,在理论上和立法上都有待厘清。矿业权立法应充分考虑公共利益,在矿业开采上做到合理有效开发资源、保护生态环境。对于立体投影重叠的矿产资源,宜建立基于资源种类的矿业权。就平面交叉的矿产资源重叠而言,宜以主体矿种为基础设立一个矿业权。针对现实中存在的矿业权冲突问题,宜在经济、技术和公共利益等方面进行综合平衡。

重叠矿产资源权利配置的规则设计

矿业权重叠是矿产资源重叠的自然现象与权利配置共同作用的结果,其隐含着权利的共时性要求。为了避免不同矿业权人之间因权利冲突减损安全和效率价值,需要完善或者构建重叠矿业权的设立规则、行使规则和处置规则。设立规则包括:基于物权排他性的权利设置规则、矿业权重叠预警和行政机关自由裁量规则、一并申请规则、在先权利人优先申请规则、在先矿业权人同意或申请人承诺前置规则。行使规则包括:矿业权设立行为与行政许可行为相区分规则、相邻关系规则、资料与信息共享规则、在先权利保护规则、战略性稀缺资源矿业权优先规则。处置规则包括:意定主义路径的处置规则和法定主义路径的处置规则。

煤与天然气协同开采理论与技术构想

我国存在大量的煤炭与天然气重叠赋存资源,出于对资源开采效率的要求,大量的煤与天然气重叠资源需要在同一时空内同步开采,传统的煤与天然气开采理论与技术难以满足协同开采出现的技术难题,煤与天然气协同开采的进程受到了严重制约。基于此,结合国内煤与天然气重叠赋存情况对煤与天然气协同开采进行了科学定义,总结了已有可借鉴的煤与天然气开采技术和相关理论。建立了天然气井近场岩体力学理论、天然气近场围岩耦合损伤理论、“围岩–水泥环–套管”耦合损伤理论、煤与天然气协同开采垂直场围岩耦合损伤理论,揭示了煤与天然气协同开采围岩的耦合损伤机理,为煤与天然气技术体系的构建提供了理论基础。提出了“煤与天然气协同开采技术”“煤炭开采通过废弃井技术”和“天然气近场小煤柱留设技术”3项技术以及“协同开采分区规划系统”“透明地质与生产信息动态监测系统”和“煤与天然气协同区安全监测与评价系统”三大系统,为煤与天然气协同开采提供技术支持,提高煤炭与天然气资源的开采效率。在此基础上,构建了煤与天然气协同开采的理论与技术体系,明确了煤与天然气协同开采未来的研究重点,提出了我国煤与天然气资源安全、绿色、高效协同开采的技术路径与研究方向。

基于煤—气协同的天然气开发走廊及规划研究

针对新街台格庙矿区煤炭与天然气资源重叠、难以协同开发的困境,理论分析了煤—气协同开发的技术体系以及思路原则。研究表明,结合煤炭开发时序及天然气集输需求构建天然气开发走廊体系是资源立体重叠区高效开发的最优方案;矿区基于定向井和水平井的走廊间对中距离最大分别为3 250、4 350 m;兼顾煤炭生产接续和区域天然气回收时间,矿区走廊服务15 a可基本满足天然气开发经济寿命。给出了煤—气协同开发的思路及主要技术原则,通过走廊模式的时空避让可保障煤—气资源的安全、高效、有序开发。研究成果可为鄂尔多斯盆地煤—气矿权重叠区资源协同开发提供理论及案例参考。

宁东煤田枯竭油层回注存储高矿化度矿井水技术思路

宁东煤田地处我国西北干旱-半干旱区,是我国批准建设的14个亿吨级大型煤炭基地之一,目前存在高矿化度矿井水量大、处理技术成熟但成本高、综合利用率低等问题。为实现宁东煤田高矿化度矿井水的低成本资源化回注存储和水文生态环境保护,结合宁东煤田13座煤矿矿井水矿化度高的典型特征,因地制宜地提出在煤油资源重叠区,利用枯竭油层回注存储高矿化度矿井水这种宝贵的非常规水资源的技术思路,即利用枯竭油层孔-裂隙双重结构中储水空间、油田关停初期地层压力亏空和废弃油井/注水井低成本处置高矿化度矿井水经资源化利用后的余量水;系统阐述枯竭油层选择、回注工艺、储水潜力、预处理水质要求和环境的可行性;凝练出基础理论、法律法规政策和实时监测监管的研究展望。结果表明,提出的枯竭油层回注存储技术具有可行性,可实现宁东煤田高矿化度矿井水的低成本资源化处置,“如何精细刻画注水渗流过程”是回注处置技术瓶颈问题,科学实质是高矿化度矿井水-砂岩耦合化学作用下孔裂隙介尺度的枯竭油层注水渗流演化机理。同时,相关法律法规政策和实时监测监管方面亟需完善,以保障枯竭油层回注存储技术的顺利实施。研究旨在为高矿化度矿井水资源化回注存储提供新思路,为煤油气资源开发中二次水资源保护提供参考。

受废弃油井影响的回采工作面风险评价与防治措施研究

随着我国煤炭资源开发逐渐向西北部转移,在鄂尔多斯盆地内出现了多个浅部煤炭和深部油、气资源开采相互干扰的工程实例,在煤-油气资源重叠区,油气开发遗留的废弃油气井是影响煤矿工作面安全开采的重要致灾因素。基于工作面的地质、开采技术条件以及废弃油井的过往作业情况,利用危险源辨识与风险评价理论对禾草沟煤矿回采工作面内废弃油井导致的灾害风险等级进行评估,认为工作面回采过程中废弃井主要可能引发瓦斯爆炸、油水大量涌入以及有毒有害气体涌入三类灾害,其风险等级分别为比较危险、稍有危险以及高度危险。通过理论分析、技术优化和现场试验等手段,研究了井田范围内废弃油井的安全环保治理工艺技术,经过方案对比分析,最终提出了油层深部封堵、井底至表层套管封堵、表层套管至地面封堵的"三段式"封堵施工方法和包含初步分析诊断、专业通井、井筒检测、分段封堵和试压验封5个环节的工艺路线,并在现场进行了废弃油井封堵新工艺实践。结果表明,采用的废弃油井封堵新工艺,可切断生产煤层与深部高压油、气、水层间的联系,阻断其泄漏至生产煤层的通道,有效预防了可能引发的火灾、水灾、毒气、爆炸等重大事故。该工艺技术为禾草沟煤矿5号煤层解放了废弃油井压煤共计23.37万t,产生了良好的技术经济效益。

禾草沟煤矿采掘工作面过油气井关键技术研究

以禾草沟煤矿为例,介绍了煤矿井田内废弃油气井的探测方法,在此基础上,详细说明了采用"油气水层封堵、井筒裸眼段封堵、井口封堵"的技术方法,以及"初步调研分析诊断、表套固化、专业通井、钻头调配、井筒检测、分段封堵和施压验收"等7个环节,完成封堵治理全过程。最后给出了采掘工作面过油气井的安全技术措施。

煤矿井田内废弃油井治理的探索与实践

目前,国内外还没有关于煤矿与油气井协调、安全和经济开采模式可以借鉴,资源重叠区开采油气资源遗留的废井严重地制约了煤矿的安全开采,正确处理井田内废弃油气井,对此类矿区降低开发成本,合理布置工作面,减少预留煤柱造成的煤炭资源浪费,消除安全生产隐患,具有重大的现实意义。以禾草沟煤矿为例,详细介绍了井田范围内废弃油气井的治理方法,以及在治理过程中遇到的困难,分析了开采过程中可能的安全隐患,并提出了针对性的建议。可以为类似矿区正确处理煤矿与油气资源开采问题提供参考。

生产油气井受煤矿采动影响分析与合理煤柱留设技术研究

针对神府煤田油气重叠开采矛盾日益突出的现状,从煤炭与油气资源分布、赋存规律出发,分析了油气井保护煤柱留设的重要性,论证了依据地表移动变形实测参数进行保护煤柱设计的必要性。以禾草沟煤矿为例,对地表移动变形实测数据进行了拟合分析,得出了地表移动变形参数,并以该参数为依据进行了油气井保护煤柱计算。工作面推采过后,采用彩色钻孔电视孔内观测的方式对煤柱留设效果进行了验证,结果表明:油气井套管完好,未受到明显的采动影响,保护煤柱留设合理,能够实现煤炭与油气的安全共采。

受废弃油井影响综采面硫化氢涌出治理工艺研究

针对受废弃油井影响综采面硫化氢涌出治理问题,采用现场考察手段对双马一矿综采面煤层采动硫化氢涌出分布规律及治理效果进行了分析,提出了采动涌出硫化氢中高压喷雾治理工艺,得到了符合现场实际的关键工艺参数。研究结果表明:综采面煤层采动硫化氢涌出主要在采煤机附近大量积聚,从底板到顶板方向逐渐减小,并随风流扩散沿程方向逐渐降低;各级喷雾治理硫化氢吸收液的最佳配比浓度为0.8%,硫化氢降低效率能够达到70%以上,兼顾了治理成本和治理效果。