三交区块8+9号煤层气储层水文地质条件及水源判识研究

【目的】三交区块8+9号煤层气井受外来水侵入影响导致产能较差,因此厘清三交区块水文地质特征、查明其对煤层气井开发的影响成为煤层气产能突破的关键。【方法】基于实际地质和生产资料,收集水化学数据,采用Fisher判别方法进行水源判识,进一步利用测井解释对太原组各含水层分布及其含水性进行识别,最终实现了8+9号煤储层水文地质条件的精细化研究。【结果】研究结果表明,煤层气井主要生产太原组灰岩水,局部由于受到张性走滑断层的控制,水化学特征显示为太原组灰岩和二叠系砂岩混合水;太原组8号顶板发育L1-L5共5套灰岩层,灰岩发育总体比较稳定,局部存在分叉合并现象,北部明显减薄;5套灰岩的富水性在垂向上和平面上都存在明显的非均质性。【结论】针对灰岩不同发育程度和富水性强弱的区域,应采用相对应的开发策略,以保证煤层气井的高效开发。本次研究对厘清三交区块水文地质特征、指导后续开发部署等都具有非常重要的意义。

鄂尔多斯盆地神木–佳县区块深部煤层气地质特征及勘探开发潜力

我国深部(以下均指埋深大于2000 m)煤层气资源丰富,勘探开发潜力巨大。与中浅部相比,深部煤层气在富集成藏规律与开发方式方面均具有显著的差异性,急需针对重点区块开展解剖性分析研究。神木–佳县区块位于鄂尔多斯盆地东北部,目前尚处于深部煤层气勘探的起步阶段,深部煤层气富集特征及开发潜力等尚不明确。基于研究区近期实施的地震资料、300余口井的测井资料和4口取心井的参数资料等,系统分析煤储层基础地质特征,总结煤层气富集主控因素与富集规律,类比剖析研究区深部煤层气勘探开发潜力。研究区深8号煤的镜质体反射率介于0.7%~1.8%,大部分区域煤层演化已处于热解生气高峰,区域上煤层净煤厚度高达7~8 m,煤层发育稳定,构造相对简单、水动力封闭性较强、顶底板封盖条件较好,为煤层气大面积连续成藏提供了优越条件,其中佳县南区的煤层气资源条件最好。与鄂尔多斯盆地东部其他区块深部煤层相比,研究区煤层中游离气占比明显更高(15.21%~46.47%),煤层中吸附气主要受吸附压力封存控制,而游离气受毛管力封闭与浮力重力分异双重控制,两种封存机制共同决定了深部煤层含气量的垂向分带与平面分区,以佳县南部为例总结了吸附气吸附压力主控、游离气毛管压力封闭与重力分异耦合控制的典型深部煤层气富集模式。与临兴区块和大宁–吉县区块类比分析结果表明,神木–佳县区块具有较好的煤层气资源基础、储层改造条件和高产潜力,预示了此区块深部煤层气规模化开发的美好前景。此外,大宁–吉县区块深部属典型的高煤阶煤,而神木–佳县深部为中煤阶煤,因此,该研究认识进一步丰富完善了深部煤层气富集理论,对于全国深部煤层气勘探开发实践有重要指示意义。

鄂尔多斯盆地中东部地区石炭系本溪组煤岩气储层特征

近年来,鄂尔多斯盆地多口风险探井在石炭系本溪组煤岩中获得工业气流,展示出该盆地煤岩气良好的勘探前景,但关于该盆地煤岩气储层特征的研究较少,煤岩气储层分布规律认识不清,制约了下一步勘探部署。为此,以本溪组8号煤为例,综合岩心、扫描电镜及物性等分析化验资料,对盆地深层煤岩的宏观煤岩类型、显微组分、煤质特征、孔-裂隙发育特征、物性特征和甲烷吸附能力等储层特征开展了系统研究,建立煤岩气储层评价标准,并预测了煤岩气的有利分布区。研究结果表明:①8号煤以原生结构的光亮煤、半亮煤为主,显微组分中镜质组含量高,灰分平均值为17.77%,镜质体最大反射率为1.08%~2.23%,以肥煤-贫煤为主。②8号煤储集类型以胞腔孔、气孔和裂隙为主,其中裂隙包括宏观割理和微裂隙;孔裂隙体积分布以“U”字形结构为主,微孔贡献最大,其次为微裂隙;比表面积分布呈“L”字形,呈现出微孔单峰。③8号煤氦气法孔隙度平均值为6.25%,渗透率平均值为4.21 mD,煤岩在地层状态下具有良好的渗透性。④8号煤空气干燥基兰氏体积为7.79~26.08 m^(3)/t,平均值为18.60 m^(3)/t,兰氏压力为2.03~4.17 MPa,平均值为3.12 MPa,煤岩吸附能力与灰分含量呈负相关性,与成熟度呈正相关性。结论认为,鄂尔多斯盆地本溪组8号煤发育2类有利区,其中横山-米脂-绥德一带为Ⅰ类有利区,面积约11200 km^(2);乌审旗西和榆林北为Ⅱ类有利区,面积约13300 km^(2),2类有利区资源量超过4.5×10^(12) m^(3),可形成煤岩气规模增储上产的现实领域。

不同变质程度煤中镜质组的元素分布特征:基于Raman和原位微区XRF分析

为明确煤中元素与有机质之间的关系,本文选择山西太原西山煤田6个矿区石炭系—二叠系太原组8号煤层煤样(镜质体最大反射率为1.26%~2.03%)为研究对象,挑选其中的镜煤条带,利用激光共聚焦拉曼光谱仪(Raman)选出镜质组,结合微区X射线荧光光谱仪(μ-XRF)对镜质组中元素含量和分布特征进行分析,试图探讨不同变质程度煤中镜质组的拉曼光谱和元素的耦合关系。研究发现,镜质组中仍然存在着大量的纳米级矿物,在实验操作过程中即使Raman光谱的结果限定了有机组分,但是由于束斑大小的差异,μ-XRF测试时不可避免的受到了煤中纳米级矿物的影响;Al、Si、K、Ti、V、Fe、Co、Ca主要赋存于镜质组中的纳米级矿物中,Ni、Zn、Ga、Ge、Br、S则主要以有机结合态的形式存在。

宁正矿区新庄煤矿首采区侏罗系延安组8号煤层顶板涌(突)水危险性评价

针对新庄矿井水文地质条件特别是矿井水的涌(突)水水源和机理认识不清,直接影响新庄煤矿的安全、高效、绿色开采这一问题,通过水质分析和计算导水裂隙带发育高度,判定新庄矿井8号煤层顶板涌(突)水水源;同时在含水层的厚度、单位涌水量、物探含水层富水异常区、钻孔消耗量、岩芯采取率、地层脆塑性比6个主控因素的含水层富水性分析和综放开采条件下冒裂安全性分析基础上,通过多结果叠合对首采区8号煤层顶板涌(突)水危险性进行评价。结果表明:矿井顶板涌(突)水水源为下白垩统志丹群洛河组砂岩孔隙−裂隙含水层和中侏罗统直罗组、延安组上、中部(煤8层顶板以上)砂岩复合承压含水层,其中下白垩统志丹群洛河组砂岩孔隙−裂隙含水层是主要致灾水源。首采区内8号煤层导水裂隙带发育高度均能沟通洛河组砂岩含水层,首采区全区域为冒裂危险区。8号煤层顶板涌(突)水危险区中Ⅰ区主要分布在首采区的北部及中西部,Ⅱ区主要分布在首采区的中部及中西部,Ⅲ区主要分布在首采区的中东部及南部,Ⅳ区主要分布在首采区的东部及南部。

大宁—吉县区块深部煤层气富集主控因素分析及地质工程甜点区评价

精准评价和合理优选煤层气地质工程甜点区是翔实制定勘探开发一体化方案的基础。本文聚焦大宁—吉县区块深部石炭系本溪组8^(#)煤层,充分利用研究区煤心描述、分析化验、测录井、地震及开发动态等资料,通过研究区深部8^(#)煤层的各种资料系统整理和深入剖析,从煤层顶底板岩性、厚度、构造、沉积环境及煤岩特征等方面,系统探讨了深部煤层气富集的主控因素,并建立了地质工程甜点区评价标准,进而划分了研究区的地质工程甜点区。研究结果表明,煤层气富集主要受顶底板岩性、构造及煤岩特征等影响,沉积环境对煤层气富集的影响多体现在顶底板岩性组合及封闭性等特征上;研究区评价出地质一类、工程一类有利区411.5 km^(2),资源量1 038.75×10^(8) m^(3);地质二类、工程一类有利区596.2 km^(2),资源量1 192.4×10^(8) m^(3);地质二类、工程二类有利区287.4 km^(2),资源量574.5×10^(8) m^(3)。

东欢坨矿8煤瓦斯异常的地质因素

运用压汞法和等温吸附法对开滦矿区东欢坨矿8煤储层特征进行研究,结合矿井实测瓦斯涌出量数据,分析了控制东欢坨矿8煤瓦斯异常涌出的地质因素。结果表明:瓦斯异常主控地质因素为地质构造及水文地质特征,东欢坨矿"水大瓦斯小,水小瓦斯大"的赋存规律明显。矿井瓦斯赋存形式主要为游离态,表现出在压性断层带时,瓦斯涌出量较小;在未导通煤系含水层情况下,张性断层带往往煤体破碎、孔裂隙相对发育,瓦斯涌出量显著增大,而在断层导通煤系含水层的水文异常区,瓦斯涌出量有明显减小的趋势。东欢坨矿瓦斯涌出量受多种因素的控制,筛选出煤层埋深、煤层厚度、煤层顶板含泥率和断层数作为主要控制因素,建立了具有较好相关性的瓦斯涌出量多变量数学预测模型;并通过灰色系统理论建模软件对瓦斯涌出量和各影响因子之间的关联度进行分析,得到断层数是瓦斯涌出量的最主要影响因素。

天安六矿三水平西翼戊8煤层赋存状况研究与分析

根据三水平西翼戊8煤层范围内大量钻孔以及井下采掘揭露资料,研究分析了西翼戊8煤层赋存状况,得出该煤层为结构简单,自西向东呈条带状逐渐变厚的较稳定煤层。结合六矿整体地质构造情况进行分析,认为由锅底山断层和郏县断层引起的地壳不均衡沉降是造成西翼戊8煤层变化的主要原因。

镧系元素地球化学效应方程参数之科学意义初探——以山西晚古生代太原组8号煤层不同煤级的煤为例

为量化给出以往发现的镧系元素地球化学效应的结果,运用镧系元素+3价离子半径与其某一地球化学行为参数的回归分析方法,研究了山西8号煤层气、肥、焦、廋、贫等5种烟煤镧系元素的地球化学行为,提出了镧系元素地球化学效应回归方程。初步推断认为,该方程可以反映任一地质体中某个镧系元素的任一可量化的地球化学或其他化学行为与该元素+3价离子半径以及该地质体中的∑REE,LREE/HREE之间的数学函数关系。其中,线性回归方程的斜率通常与其∑REE总量呈正相关,而幂函数的幂指数则与轻重稀土的分异程度呈高度正相关。但回归方程拟合优度的大小的地球化学意义尚难以确定,可能与地质体自然演化、变质过程某种热力学平衡程度有关,也与镧系元素自身的赋存状态和化学性质有关,但与演化、变质方向的关系尚难以确定。即便是同一演化或变质过程,LREE相比HREE达到平衡的程度亦不相同,通常LREE达到平衡的程度比HREE要高,但也有时候恰恰相反。其科学意义尚不清楚。如果是非自然的、人工干预的、快速的某种化学过程,如镧系元素的酸脱除率,由于远非充分的自然演化过程,因此亦远未能达到这种热力学平衡。此时回归方程虽然也适用,但拟合优度不高。

煤岩物性及地质因素对嘉乐泉煤矿8号煤层瓦斯的耦合控制

瓦斯突出是影响矿井安全生产的主要灾害之一,厘清其赋存规律是矿井开采的必要条件。为厘清西山煤田嘉乐泉煤矿8号煤层瓦斯地质特征及赋存规律,基于研究区钻孔录井信息绘制了瓦斯含量等值线图,并探讨了地质因素和煤岩物性对瓦斯含量的影响。结果表明:8号煤层瓦斯含量整体偏低,为低瓦斯矿井,其含量南北向呈带状分布,东西向集中连片分布,整体呈现北低南高特征;断裂不发育的宽缓单斜利于瓦斯富集;煤层埋深、上覆盖层厚度和顶底板封闭性顶底板岩性控制瓦斯含量的关键;岩溶陷落柱也为瓦斯提供了重要的富集空间。此外,煤层厚度和煤岩物性对8号煤层瓦斯含量也有一定影响,但体现的相关性较弱。研究结果对嘉乐泉煤矿8号煤层瓦斯防治工作有一定的参考意义。

基于Landsat-8的煤火监测方法研究

为了监测乌达矿区煤火的变化趋势,减少因煤自燃引起的经济损失,根据landsat-8卫星影像数据采用辐射传输方程法,单窗算法,劈窗算法等反演了内蒙古乌达矿区的地表温度,提取了煤火信息,并结合内蒙古乌达市环境监测中心站提供的数据和实地考察,验证地表反演结果的有效性。结果表明:几种反演算法得到的结果与地下煤火区地表温度的空间分布一致,其中劈窗算法综合考虑了两个热红外波段,其反演结果与实测温度值的差值较小,约为0.5℃,与地面实测值一致性比较好,高温异常区范围明显,在地下煤火反演中具有一定的适用性。

开采4～8m急倾斜煤层工作面超短刮板机的设计与应用

开采4～8 m急斜煤层,采用F3200/17.5/27F型放顶煤液压支架。由于支架宽度、煤层厚度、支架数量以及运输平巷刮板输送机安放位置,使得超短刮板输送机长度有2.5 m、5 m、8 m。其结构与性能与现有刮板运输机相比有不可替代的优点。

开采4～8m急倾斜煤层新型放顶煤自移式液压支架

急倾斜煤层赋存条件复杂,开采难度大,特别是开采4～8 m厚的急倾斜煤层一直以来都没有得到很好解决。介绍一种新型放顶煤液压支架,可以比较好地解决4～8 m急倾斜煤层的开采。

开采4～8m急倾斜煤层运输设备选型及布置方案探讨

开采4～8m急斜煤层,采用F3200/17.5/27F型放顶煤液压支架。根据工作面开采方法,依据支架宽度、煤层厚度、支架数量以及顺槽输送机安放位置,对扩巷工作面及放顶煤工作面上输送机选型及布置方案进行了探讨。

三维氮掺杂分级多孔碳纳米片的制备及储锌性能

以MgO@ZIF-8为双模板和辅助碳源,KHCO_(3)为活化剂,煤沥青(CTP)为碳源,制备了三维氮掺杂分级多孔碳纳米片(N-CNs),探究了KHCO_(3)与CTP的质量比对N-CNs的结构、化学组成和锌离子储存性能的影响.结果表明,当KHCO_(3)与CTP的质量比为3∶1时,制备的样品(N-CN_(3))具有三维互连的碳纳米片结构、高比表面积(2360m^(2)/g)和吡咯氮含量.将N-CN_(3)作为锌离子混合电容器(ZHCs)正极时,其在2mol/LZnSO_(4)电解液中展现了出色的比容量(当电流密度为0.2A/g时,比容量为157.6mA·h/g)、高的能量密度(在176.1W/kg功率密度下能量密度为126.5 W·h/kg)和优异的循环稳定性(当电流密度为5 A/g时,经过20000次循环后容量仅衰减6.4%,库仑效率为99.6%).密度泛函理论计算结果证实,吡咯氮掺杂增加了电极材料对锌离子的吸附能,提高了N-CNs对锌离子的吸附容量.

大宁—吉县区块深部8号煤储层特征及可压裂性评价

通过大宁—吉县区块深部8号煤层煤层气地质资料分析,基于脆性指数、围岩与煤层弹性模量差异、断裂韧性及地应力特征等定量评价了深部8号煤储层可压裂性。研究结果显示:研究区8号煤层埋藏深(埋深大于1350m)、厚度大、含气量高,裂隙虽发育,但为低孔-低渗储层。煤层脆性指数BI适中,为35%~67%;围岩与煤层弹性模量的差异明显,平均5.93倍;断裂韧性为3.017~3.885MPa×m^(0.5),平均3.519MPa×m^(0.5);可压指数大于0.6的高值区主要分布在交口乡、太古乡东北部,可压指数越高,煤层可压裂性越好,产气效果相对较好。研究成果为下步工程甜点选区和实施深部煤层气勘探开发提供技术支撑。

古交矿区8号煤中有机硫的赋存规律

古交矿区８号煤中有机硫含量较高，占全硫的一半左右。首次对８号煤层进行了煤中有机硫的光电子能谱（ＸＰＳ）测试，采用带能谱和波谱的扫描电镜对２号、７号、８号煤层中不同显微组分中的有机硫进行了测定。结果表明，８号煤中有机硫以多环含硫化合物或噻吩型硫为主；在不同煤层的显微组分中其有机硫含量有差异，但差异不大；同一煤层的显微组分中，不同亚组分的有机硫含量亦不同。

8 m大采高综采工作面大块煤破碎关键技术与装备

为解决大采高工作面片帮大块煤经常堵塞输送机机头卸载点和转载机入口的问题,提出了片帮大块煤破碎综合配套技术,以金鸡滩煤矿108工作面为研究对象,分析了片帮煤造成煤流拥堵的原因及最易堵煤的位置,设计了挡板内式、挡板外式2种配套方案,适应不同工况环境下成套设备的配套;研制了集电动机、NGW减速器、截齿于一体的大块煤破碎装置,液压缸驱动调高,采用机械、电器、液压3种过载保护方式,使得设备具有较高的安全性;分析研究了截齿布置方式,给出了截线距计算方法,保证了较低的截割能耗。现场应用表明,工作面经过周期来压及采高变化,不同块度的片帮煤均能很好地破碎成可卸载的小块煤,破碎过程连续、可靠,不需要人工干预。

鄂尔多斯宁县-正宁地区上古生界盒8段天然气成藏特征及主控因素

鄂尔多斯宁县-正宁地区上古生界石盒子组盒_(8)段天然气展示了良好的勘探前景,但有效储层单层厚度薄、横向变化快,其天然气成藏特征和富集规律尚不清楚,严重制约了该区天然气勘探开发。为此,通过对研究区气藏生、储、盖、圈、运等成藏条件综合分析,总结其成藏特征和富集规律,筛选了气层敏感的测井曲线,结合储层岩性和物性特征,建立了研究区盒_(8)段气藏有效储层划分标准,在此基础上运用三维地震资料开展有效储层预测。结果表明:二叠系煤系烃源岩广覆式分布,处于高—过成熟阶段,为天然气成藏提供了良好的气源条件;盒_(8)段辫状河三角洲前缘分支河道砂岩近南北向条带状大规模展布,岩性主要为岩屑石英砂岩,次为石英砂岩,形成了天然气藏的有效储集砂体;盒_(8)段优势储层与下伏有效烃源岩形成“下生上储”型近源成藏组合,形成大面积展布的致密砂岩岩性气藏。近源有利砂体优先成藏,气藏分布及含气丰度受有效砂体展布、储层物性及通源断层控制。通过该研究落实了区内盒_(8)段有效储层分布,为该区域天然气下步勘探目标优选提供了依据。

寺家庄井田8号煤层气储层物性特征研究

煤层气储层物性特征是影响煤层气开发成效的关键内容之一,文章基于寺家庄井田煤层气地质、煤层气勘探开发及相关煤层气储层物性参数测试资料等,应用煤层气地质理论对井田内8号煤层气储层物性特征进行了研究。结果表明:煤的物理性质好,煤中有机显微组分占优,无机显微组分次之;含煤性相对较好,含气量普遍较高,具有一定的煤层气开发资源条件;煤层孔隙度、渗透率较低、煤储层欠压,煤层气渗流通道差且驱动煤层气产出的动力较弱;煤的吸附量大、煤层气解吸速率相对较快,有利于煤层气储集和缩短煤层气开发周期。