韩城历史文化感知及其在居住区景观设计中的表达与应用

文化是城市历史价值的根基,是构建我国城市特色历史文化保护与传承体系、建设与研究历史文化名城景观更新技术方法的基础。以文化感知为切入点,运用建筑学、城乡规划学、历史学、心理学、风景园林等相关学科理论,剖析韩城建筑空间、景观环境同人文活动的关联性,提炼出地域历史文化典型特征,结合园林空间组织和细部设计对历史文化原型的凝练―抽象―转化,归纳出地域文化符号置换、新旧材料结合、历史文化景象的抽象写意等景观设计策略。并以韩城书香城小区为例,进行景观设计实证,从而构建居住区景观的文化感知途径,对保护与传承历史文化名城及其文化内涵提供了理论与实践参考。

浅谈韩城矿区水文地质条件和煤矿水害

陕西韩城矿区煤矿水害类型复杂多样,随着矿井开采深度的增加,矿井水文地质类型逐渐趋于复杂、极复杂。煤层底板的奥陶系灰岩承压岩溶裂隙水是韩城矿区煤矿最大的水害威胁,尤其是奥灰岩溶水发育规律目前未进行深入研究且未全面掌握,也尚未形成适合本区域奥灰水防治的综合技术体系。同时,韩城矿区煤系地层上覆的弱-中等含水层及地表水也对煤矿的安全生产构成威胁。因此,对于乐矿能源主要从事托管陕西韩城矿区民营煤矿等业务的工程技术人员和安全生产管理人员来说,应充分认识到韩城矿区矿井水害的严重性、复杂性和综合防治的紧迫性、艰巨性。

韩城区块煤层气井产出煤粉特征及主控因素

煤层气排采过程中的煤粉问题是制约煤层气井产能的主控因素之一,为了揭示煤粉的产出机理和查明煤粉的来源,以韩城区块为实验区,通过现场观测和描述,采用透光显微镜、激光粒度测试仪、X射线衍射和反射偏光显微镜,从浓度、粒度、成分等方面对煤层气排采中产出的煤粉特征进行分析,结合煤层气主力开发煤层特征,指出了煤粉产出的主控因素有井型、完井工艺、排采制度、煤岩特征、煤体结构和煤层结构等,而煤体结构(构造破坏)是煤粉产出的首要控制因素。

韩城地区煤层气多层合采开发效果评价

单一煤层的煤层气资源丰度通常都比较低,且各向异性特征显著,为了提高单井产能,常把纵向上彼此邻近、特征相似的多个煤层组合在一起,以合采的方式进行开发。通过理论分析层间差异下的多层合采煤层气井开发动态,并基于韩城地区3号、5号和11号煤储层特征,经过分析该地区煤层气多层合采井的排采实例,对多层合采井的开发效果进行了评价。结果表明:低丰度煤层气藏的开发宜采用多层合采方式进行,但需注意多层合采的时机与顺序、水层倒灌与煤粉产出问题,应在生产过程中调整措施。

中高煤阶煤储层吸附能力演化历史定量恢复——以鄂尔多斯盆地韩城地区为例

中国的中高煤阶含煤盆地均经历了多次沉降和抬升,开展地质时期煤储层吸附能力演化历史研究对于认识煤层气的富集和成藏具有重要意义。根据中高煤阶煤储层样品的高温高压吸附实验,建立了煤储层吸附能力演化历史分析方法,恢复了鄂尔多斯盆地韩城地区主力煤层的吸附演化过程。研究表明,中高煤阶煤储层的吸附量受多种因素控制,吸附量与压力、热演化程度呈正相关,与温度、水分、灰分和挥发分呈负相关关系。在数学分析的基础上建立了基于温度、压力和热演化程度三参数Langmuir扩展的吸附量预测模型。结合韩城地区埋藏史和热史,恢复了研究区主力煤储层吸附演化过程,指出韩城地区主力煤储层吸附量随地质历史时期大致经历了低吸附稳定阶段、吸附增加阶段和高吸附稳定阶段3个阶段演化过程。

中—高煤阶煤层气系统物质能量动态平衡机制

基于中—高煤阶煤储层欠饱和特性及煤层气井生产数据,以临界解吸压力为关键参数节点,揭示了中—高煤阶煤层气系统物质能量动态平衡机制及其对煤层气开发过程的控制作用。结果表明:基于上述机制可以实现储层压力和含水饱和度实时监测、煤层气井单井可采储量计算、储层渗透率(包括绝对渗透率、相对渗透率、有效渗透率)动态预测、产能动态数值模拟等4方面现场需求;煤储层相对含气量(吸附态气体饱和度)越高,储层压力与含水饱和度下降越快,煤层气越容易解吸产出;临界解吸压力后,煤层气井生产时间越长,储量计算准确性越高;在整个煤层气生产过程中,煤储层渗透率被统一为储层压力的函数,欠饱和相渗曲线能更好地反映煤储层正负效应及气体滑脱效应;在产能预测方面,欠饱和相渗模型较饱和相渗模型更加准确,精确度更高。

韩城矿区构造煤纳米级孔隙结构的分形特征

构造变形可以引起煤纳米级孔隙结构的变化,变形机制的不同对孔隙结构的影响程度也不同。煤的孔隙非均质性极强,传统实验方法难以准确地描述孔隙结构的复杂性,而分形理论提供了描述这一复杂性的量化方法。基于渭北煤田韩城矿区不同类型构造煤的低温氮吸附实验,采用分形FHH方法,定量表征了构造变形对煤纳米级孔隙结构的影响程度。结果表明:韧性变形煤比脆性变形煤的孔隙分形维数高,孔隙结构复杂,非均质性增强,导致毛细凝聚效应增强,吸附滞后突出;构造煤分形维数随着平均孔径的降低和中孔含量的升高而增大,说明构造变形程度越大,平均孔径越小,孔隙结构越复杂。研究认为,分形维数定量反映了煤构造变形的强弱,可以指示煤中纳米级孔隙结构的变形程度。

中高煤阶煤层气井产量递减类型及控制因素——以晋城和韩城矿区为例

通过对晋城、韩城矿区煤层气井生产动态资料的分析和研究,认为煤层气井产量递减具有指数递减、调和递减、复合递减、突变递减和周期性递减等5种类型;而影响煤层气产量和递减类型的主要因素是边界条件、煤层气吸附特性、煤储层渗透率、解吸过程中的渗透率反弹、井间干扰、层间干扰和排采制度。研究还显示,通过对煤储层进行二次压裂、合理布设井网、合理调整排采制度、低产合采井选择性封层、准确把握合适的合采时机以及实施侧钻技术,有利于恢复和提高煤层气单井产量,延缓产量递减期,减缓递减速度,使递减类型趋向双曲线或调和递减类型,从而提高煤层气最终采收率。

煤岩参数测井解释方法——以韩城矿区为例

鉴于煤岩各工业组分的密度、声波速度等物理参数无法通过实验直接测出,煤储集层测井解释精度低的问题,以韩城矿区为例,探索煤岩参数测井解释方法。通过对韩城矿区大量煤样的工业组分含量、孔隙度、含气量以及密度和声波速度等参数的实验测定,采用枚举法标定出了上述参数值。在煤岩各工业组分含量与煤岩密度、声波速度关系研究基础上,通过数值拟合研究了各工业组分含量与补偿密度、声波时差测井响应的关系,即随着固定碳含量增加、灰分含量降低,煤层测井密度值降低,声波时差值增大。将统计分析法与理论模型法相结合,建立了煤储集层工业组分含量、含气量、孔隙度解释模型,进而编制了煤储集层测井综合解释软件,实际应用效果良好。

韩城矿区煤层气成藏条件及类型划分

韩城矿区是我国最早实现煤层气商业开发的区块之一,分析前期煤层气勘探开发试验成果,有助于进一步认识煤层气成藏机理,提升开发效率。从含气性和渗透性两个关键储层参数、以及构造变形和水文地质条件两大宏观地质因素出发,揭示了煤层气成藏地质条件及其耦合作用,并划分了成藏类型:韩城矿区基本构造形态为一走向NE,倾向NW的单斜构造,地下水在东南边浅部接受补给并向西北流动,流动过程中径流强度逐渐减弱,在中深部形成水力封堵造成煤层气富集。煤层含气量总体沿地层倾向增大,边浅部在活跃地下水补给条件下生成次生生物气,造成含气量局部增高。构造曲率显示边浅部构造带和东泽村构造带是煤层变形最强的两个区域,受其控制,边浅部煤级局部可达贫煤,且分布范围与高变形区域基本吻合,揭示存在动力变质作用。400 m和800 m两个深度界限划分了含气量和渗透率的垂向分异格局,在此基础上区分出3种煤层气成藏类型,分别为边浅部隆起断裂带逸散型,深部斜坡带富集型以及中部过渡型,中部过渡型含气量与渗透率可实现优势叠合,煤层气开发条件最好,实际产能情况与之相符。

韩城矿区煤层气井分层合采产能特征及分布模式

为全面评价和认识多层合采煤层气井的开发效果,基于韩城矿区不同层位组合方式下煤层气井产能特征,结合无因次产能阶段划分方法,建立了韩城矿区煤层气井开发组合产能分布模式。结果表明:韩城矿区煤层气井多表现为高产水、低产气特征,产能效果亟待提高。无因次产气率在气井排水阶段结束时约为0.3,不稳定产气阶段结束时约为0.6,气井稳定产气阶段结束时约为0.8;产气高峰出现在稳定产气阶段,产水高峰出现在不稳定产气阶段。多层合采较单层排采效果好,双层合采较三层合采效果好,其中含有3号煤层与5、11号煤层的合采井(3+5、3+11、3+5+11)合采效果比只含有5、11号煤层的合采井(5+11)及含砂层合采井效果好。建议增加含有3号煤层合采井的比例以提高气井产能,井位部署及压裂时应避开断层,尤其注意监测裂缝是否沟通含水层。

韩城矿区纵弯褶皱的几何学特征及其形成演化机理

褶皱构造是影响韩城矿区煤炭开采并控制瓦斯富集的地质因素之一。研究韩城矿区褶皱构造的几何学特征,揭示其形成演化机理,有助于深化对矿区地质构造发育规律的认识,有效地指导煤矿安全高效生产。在地质分析基础上应用趋势分析、平衡剖面分析和古构造应力-应变场数值反演等方法,对韩城矿区的纵弯褶皱进行了系统的构造解析。研究结果表明,印支期韩城矿区受到由南向北的水平挤压构造应力,形成南区的复式背斜和北区的复式向斜,以及次一级轴向近于东西的纵弯褶皱,南北向挤压收缩率南大北小;燕山期受到来自SE方向且比印支期更强烈的水平挤压构造应力,形成NE向的韩城倒转背斜及区内次级纵弯褶皱,北西向收缩率东大西小、北大南小;两期褶皱构造在北区横跨叠加复合效应明显,因而层滑构造和构造煤主要发育在北区。

韩城矿区南中深部隐伏逆冲构造的发现及其地质意义

分析隐伏逆冲构造变形特征，揭示构造形成机制，开展构造预测，指导煤地质勘查。通过地表精细观测、二维地震勘探及钻探工程验证等综合方法，在发现并了解其形态学特征基础上，分析表层构造与深部构造耦合关系，结合古构造应力场，阐述构造成因。结果发现南北向深部隐伏逆冲构造，西倾东冲，断面倾角为20°~35°，断于石盒子组内和下伏含煤岩系及其基底内，地层垂直断距为190~260m，水平断距260~470m；浅部地层表现为同向展布的不对称背斜构造，二者空间上密切共生，几何学和运动学具相关性，成因上具统一性；浅层背斜构造是深层逆冲作用控制下断展褶皱作用的结果。隐伏逆冲构造是燕山运动中期盆地内部因阻抗来自东侧构造挤压应力，而产生的反向逆冲构造作用响应。该逆冲构造错断煤层，造成煤层重复，控制了煤层的空间分布，构成韩城矿区南中深部重要的构造边界。

韩城矿区南部构造变形特征与构造成因

以地表观测与最新的地震和钻探等工程资料为依托,运用构造解析研究思路与方法,对韩城矿区南部进行构造应力场与期次恢复,讨论研究区构造变形特征、形成机制及变形期次。分析研究区构造变形特征与构造空间组合关系,划分控煤构造样式,揭示构造成因,进行含煤有利区构造预测与评价。结果显示,区内存在NEE向挤压断块、NEE向复式地堑构造及NNE向挤压隆升—伸展断陷复合构造等3种构造样式,以NEE向复式地堑构造为主;研究区自三叠纪后经历了印支运动期NNW向挤压、燕山运动中期NWW向挤压和喜马拉雅运动期NE向挤压兼右旋剪切与NW—SE向伸展断陷作用3期构造作用,最大主压应力方位分别为335°、285°、44°;NEE向的正断层系是喜马拉雅运动期沿先存的同向优势构造剪节理面进一步发育而成,构成了区内特征性构造,控制了区内煤层空间赋存状况,其发育程度直接影响区内煤炭资源下一步勘查与开发进程。研究区东北部煤层埋藏深度适中,构造简单,是煤炭资源赋存条件最有利区,通过进一步勘查评价,有望成为韩城矿区重要的资源接续地之一。

煤储层地质建模思路与方法——以鄂尔多斯盆地东南缘韩城矿区为例

由于煤岩样易碎,很难通过室内实验获得煤层真实的渗透率;煤岩弹性模量低,泊松比高,对应力十分敏感,地面条件下实验的渗透率不能反映地下的情况;常用的测井物性解释方法在煤层渗透率解释中很难应用。这些因素导致煤储层地质建模不能照搬常规砂岩油气藏的方法。依据试井确定渗透率,并通过渗透率影响因素的分析,分煤岩类型建立了渗透率与地应力的定量关系。提出了四步建模法:首先建立煤储层空间格架模型,然后建立煤岩相(类型)模型和地应力模型,在三者的约束下,通过井点试井渗透率和地应力井点计算渗透率的控制,采用随机模拟技术完成渗透率模型的建立。通过矿场实际数据的检验,模型与生产状况吻合比较好,证明该建模思路与方法在实际应用中可行。

韩城矿区构造控煤样式与构造控煤模式

为掌握韩城地区煤田构造变形特征和含煤地层赋存的规律,指导该区的煤炭资源勘查与评价,在系统总结韩城矿区地质构造发育规律的基础上,运用构造控煤分析方法,提出了矿区控煤构造样式,总结出矿区构造控煤模式。研究认为韩城矿区构造控煤样式共有3大类8种类型,其形成机制主要以挤压作用为主,辅以拉张和走滑作用。煤层赋存规律与控煤构造样式与模式密切相关,韩城矿区普遍存在聚煤前古构造控煤模式、同沉积构造控煤模式和后期构造控煤模式等3种构造控煤模式。综合韩城矿区地质构造发育机制,解释了韩城矿区东南浅部瓦斯含量高于西北深部的反常现象存在的原因。

欠饱和煤储层渗透率动态变化模型及实例分析

开发过程中因受应力压实效应和基质解吸收缩效应的共同影响,导致煤储层渗透率发生复杂的变化。目前,已有诸多学者建立一系列的煤储层渗透率动态模型。然而,对欠饱和煤层气藏开发过程中的不同生产阶段,何种效应对煤储层渗透率起主导作用仍未达成共识。本研究在总结已有的渗透率变化模型的基础上,分析欠饱和煤层气藏开发过程中的降压解吸特征、有效应力效应、基质收缩效应和克林肯伯格效应,并对现有的渗透率模型进行改进与对比分析,以达到定量分析欠饱和煤层气藏储层渗透率变化规律的目的,最后通过鄂尔多斯东南缘韩城煤层气田实例分析煤储层渗透率动态变化特征及其主控因素。结果表明欠饱和煤层气藏开发过程中渗透率动态变化特征可以临界解吸压力划分为两个阶段,前一阶段仅为有效应力效应作用阶段,后一阶段则受有效应力效应、基质收缩效应和克林肯伯格效应影响,且后两种效应随着储层压力的降低而进一步显现。对比分析显示SD改进模型在描述欠饱和煤层气藏渗透率动态变化上优于PM改进模型。因此,借助SD改进模型对韩城煤层气井进行实例计算,分析结果显示煤储层渗透率改善效果依次为3^#〉11^#〉5^#,区内煤储层渗透率改善效果取决于含气饱和度,而渗透率应力伤害受控于地解压差。

陕西韩城矿区11^#煤层中高岭岩矿研究

通过野外调查和室内研究 ,查明韩城矿区 11# 煤层底板 (南区 )和煤层中、下部 (北区 )有一层厚 0 6 0～ 1 30m的高岭岩矿层。其厚度稳定 ,储量丰富 ,为一大型高岭岩矿床。矿石成分纯 ,高岭石含量在 95 %以上 ,Al2 O3 含量高 ,SiO2 含量低 ,TiO2 含量较高 ,Fe2 O3 含量低至较高。可作为生产超细煅烧高岭土及 4A分子筛等产品的原料 。

韩城矿区煤炭资源有利开采区块辨识的原理与方法

地质灾害是煤矿安全生产的主要影响因素。开展矿区煤炭资源开采有利区块辨识,进行开采区块合理划分,对煤炭资源的精准、安全、高效开采具有指导作用。本文以韩城矿区3煤、11煤为研究对象,分别以可采煤层厚度、地质构造相对复杂程度、水害危险性、瓦斯地质灾害危险性为一级评价指标,对开采区块进行划分;根据4个一级指标划分出的等级,采用图形层次叠加分析法,将各指标的图形依次叠加,将韩城矿区内开采区块划分为:不利开采区块、可改造开采区块、较有利开采区块和有利开采区块。研究结果表明:矿区3煤主要为可改造区块和不利区块;11煤考虑顶板水对煤炭开采的影响,主要为较有利区块和可改造区块,考虑底板水的影响主要为不利开采区块和可改造区块。将研究结果与矿区已开采区域的实际情况对比分析可知,区内已发生的瓦斯突出、突水等事故的位置都位于综合评判的可改造区块内,一定程度上反映了采用的判识方法可行,判识结果可信。

韩城矿区碎软煤层顶板梳状孔水力压裂瓦斯抽采工程实践

韩城矿区碎软煤层发育,煤层透气性差,本煤层钻孔钻进困难,瓦斯抽采效果差。顶板梳状孔水力压裂技术结合了水力压裂技术和定向钻进技术二者的优势,是解决碎软低渗煤层瓦斯抽采难题的有效技术途径。在韩城矿区王峰煤矿3号煤层顶板粉砂岩中施工长钻孔并向煤层开分支,采用套管+封隔器座封的整体压裂方式进行水力压裂工程试验。钻孔总长度344 m,有效压裂长度284 m,累计注水量874.79 m3,最大泵注压力9.4 MPa。试验结束后对钻孔瓦斯抽采相关参数连续监测86 d,钻孔瓦斯抽采体积分数27%~51%,平均42.11%,钻孔瓦斯抽采纯量8.25~21.41 m3/min,平均17.02 m3/min,钻孔累计抽采瓦斯量约210万m3。与常规的穿层钻孔水力冲孔技术相比,该技术百米钻孔瓦斯抽采量提高了11.48倍,初步证明了该技术在碎软煤层瓦斯强化抽采领域的适用性。