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。

矿-粮复合区采煤塌陷损毁耕地分级研究

根据采煤塌陷理论和采煤对矿区环境造成的影响研究,对高潜水位煤粮复合区损毁耕地成因及破坏程度进行阐述和分析,结合已有的矿区损毁耕地评价指标体系,基于评价指标建立原则,选取地表倾斜、地表下沉及潜水位埋深为高潜水位地区采煤塌陷耕地损毁程度评价指标,并对损毁程度进行了分级:轻度、中度和重度损毁。以山东省西南部某矿区为例,借助Arc GIS分析工具,建立了综合评价结果适宜性函数,对煤粮复合区采煤塌陷耕地损毁程度进行了评价,并对评价结果进行了可视化显示,结果表明:截止2005年,研究区采煤塌陷损毁耕地面积约为23 km2,其中轻、中、重度等级损毁面积分别为6.7、5.7和10.6 km2,随着煤矿开采的继续,耕地损毁面积仍在持续增加,而损毁程度也在逐渐加深。基于评价结果,提出了适合于高潜水位矿区耕地保护的一些建议。

中国典型市域煤粮复合区耕地损毁及其影响

为了揭示煤粮复合区耕地损毁状况及其影响,引起各方对这一特殊区域的重视,以济宁市为例,基于开采沉陷学理论,采用实地调查法、万吨塌陷率预测等方法进行了系统分析和计算。结果表明:至2020年,采煤累计塌陷耕地数量约为25 934 hm2,矸石压占及矿区建设占用耕地约1 096 hm2,塌陷区土壤质量、耕地生产能力下降,土地利用方式、粮食生产、社会稳定都将受到极大影响。研究结果将为同类区域土地利用总体规划中耕地保护指标分配、规划方案制定以及政府相关决策提供参考。

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。

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。

煤粮复合区基本农田保护研究

煤炭开采使我国煤粮复合区内的基本农田破坏严重,通过建立计算模型可以分析其减少的去向和增加的来源。探讨煤粮复合区内基本农田的特征,把区内基本农田的演变过程分为基本农田规划态、基本农田破坏态、基本农田战备态和基本农田恢复态,分析了各个状态基本农田的特点并提出相应建议。

矿粮复合区土壤及水稻籽实中重金属污染特征研究

徐州城北典型矿粮复合区的土壤和水稻籽实作为研究对象,分别对土壤及水稻籽实中Cd,Cr,Zn,Pb,Cu等重金属含量进行了分析,结果表明:研究区域内除部分点位Cd超过国家二级标准,大部分Cd和Cr超出背景值;水稻籽实中Pb和Cr元素污染相对严重且较之土壤重金属的分布,水稻籽实中重金属更离散,其中Cr离散性最大;水稻籽实中Zn的平均富集系数最大,Pb最小,综合考虑采样点位置和局部污染源特征,可以推断水稻籽实中的重金属不仅仅来源于土壤。

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。

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。

山西采煤采气一体化开发模式探讨

由于煤层气资源与煤炭资源共伴生的赋存特点,以及煤炭、煤层气矿业权设立的时序差异,导致山西省煤炭与煤层气矿业权呈现重叠区块多、重叠面积大的特点。为实现山西省采气采煤的有序衔接,在兼顾煤炭、煤层气矿业权人合法权益的基础上,促进煤炭、煤层气资源合理开发利用,促进双方矿业权人合理解决资源利用与安全互保等问题,本文通过对“晋城模式”“三交模式”“中联-阳煤模式”等山西省现有采煤采气一体化开发模式进行分析对比,从合作模式、开采时序、保障措施等方面,为矿业权人提供新的采煤采气一体化参考建议。

非常规源岩层系油气形成分布与前景展望

经过十余年理论技术持续攻关,中国陆上实现了致密砂岩气规模发展、页岩气快速发展、煤层气持续发展、致密油稳步发展和页岩油加快探索,源岩层系油气已成为中国非常规油气增储上产的主要组成部分.源岩层系油气包括源岩油气和致密油气2种资源类型,普遍具备有效配置的烃源岩、储集层和聚集保存3个方面基础地质形成条件,展现出源内或近源大面积连续分布标志特征,海相页岩气主要分布于深水陆棚区,致密砂岩气和煤层气一般分布于主要聚煤期煤系,页岩层系石油一般主要发育于长期持续沉降的富油湖盆.源岩层系油气开发追求“平面甜点区”“纵向甜点段”较好经济资源条件,页岩气需含气量高、孔隙度高、TOC含量高、热演化程度适中、气层埋藏适中、保存条件好、储层可压性好、储量规模大,致密砂岩气需全天候气源、中粗粒砂岩、含气层系多、大面积聚集、稳定斜坡区、中浅层埋藏,致密油甜点区段一般具有烃源性、储集性、含油性、流动性、成缝性和经济性“六特性”经济资源条件.中国非常规源岩层系油气资源丰富,源岩层系天然气是天然气上产的“主力”,源岩层系石油是石油稳产的“砝码”,实现地下原位“煤岩燃烧气化、页岩熟化气化”“2个革命性领域”突破是推进源岩层系油气领域“跨越式”发展的关键路径.

中国古地理学近十年主要进展

本文从古地理学研究与发展的几个主要方面对中国古地理学近十年的进展进行了归纳总结,指出存在的问题并提出未来的研究趋势和方向。认为中国古地理学在多个方面引领了古地理学的学科发展,包括:(1)在古地理学基础研究方面,多学科齐头并进,支撑了古地理学科的持续发展;(2)在古地理研究方法与成图方面,构造古地理、生物古地理中的遗迹学研究、小尺度古地理研究和大数据古地理研究有了长足进展;(3)在古地理学应用方面,从含油气盆地古地理、油页岩古地理及碎屑岩成岩作用多角度研究油气资源与油页岩,并在聚煤区古地理研究与煤炭资源预测及其他矿藏古地理研究与找矿方面都有新的突破。