鄂尔多斯盆地石炭系本溪组煤岩气地质特征与勘探突破

通过对鄂尔多斯盆地石炭系本溪组煤岩分布、煤岩储层特征、煤质特征、煤岩气特征以及煤岩气资源和富集规律等方面开展系统研究,评价其勘探潜力。研究表明:①煤岩气是有别于煤层气的优质天然气资源,在埋深、气源、储层、含气性、碳同位素组成等方面具有独特特征;②本溪组煤岩分布面积达16×10^(4)km^(2),厚度2~25m,以原生结构的光亮和半亮煤为主,挥发分和灰分含量低,煤质好;③中高阶煤岩TOC值为33.49%~86.11%,平均值为75.16%,演化程度高(Ro为1.2%~2.8%),生气能力强,气体稳定碳同位素值高(δ^(13)C_(1)值为-37.6‰~-16.0‰,δ^(13)C_(2)值为-21.7‰~-14.3‰);④深层煤岩发育气孔、有机质孔和无机矿物孔等基质孔隙,与割理、裂缝共同构成良好储集空间,储层孔隙度为0.54%~10.67%,平均值为5.42%,渗透率为(0.001~14.600)×10^(-3)μm^(2),平均值为2.32×10^(-3)μm^(2);⑤纵向上发育5种煤岩气聚散组合,其中煤岩-泥岩聚气组合与煤岩-灰岩聚气组合最为重要,封闭条件好,录井全烃气测峰值高;⑥构建了广覆式分布的中高阶煤岩持续生气、煤岩基质孔和割理裂缝规模储集、源-储一体赋存、致密岩盖层密闭封堵的煤岩气富集模式,存在煤岩侧向尖灭体、透镜体、低幅度构造、鼻状构造和岩性自封闭5种高效聚气类型。⑦依据煤岩气地质特征评价划分出8个区带,估算埋深超过2000m的煤岩气资源量超过12.33×10^(12)m^(3)。上述认识指导风险勘探部署,两口井实施后分别获得工业气流,推动进一步部署预探井和评价井,获得规模突破,提交超万亿方预测储量和超千亿方探明储量,对中国天然气效益增储和高效开发具有重大意义。

煤层微观孔隙特征及沉积环境对孔隙结构的控制作用-以鄂尔多斯盆地8号煤层为例

寻找深部煤层气资源分布,亟待查明深部煤储层沉积环境和孔隙分布特征。为此,在开展鄂尔多斯盆地煤岩显微组分、核磁共振孔隙和电镜分析的基础上,查明了煤岩显微组分和孔隙分布特征,评价了鄂尔多斯盆地8号煤的煤沉积环境和孔隙结构特征之间的关系。结果表明:①研究区8煤层煤岩有机显微组分以镜质组为主,成煤早期植物类型应主要为木本植物,后期随着覆水程度增大而逐渐转变为木本+草本混生植物为主;②本溪期8号煤由早期为湿地森林沼泽逐步演化为后期开阔水域沼泽,沼泽水体相对滞留,沼泽环境稳定,利于有机质富集和煤层结构稳定;③研究区8煤大孔占比与结构保存指数(TPI)两者呈正相关,而与凝胶化指数(GI)呈负相关;④基质镜质体发育密集气孔群或稀疏带状气孔群,团块镜质体中发育少量气孔,结构镜质体中发育原始组织孔,多为矿物充填,均质镜质体气孔不发育。研究认为榆林地区煤层孔隙分布受到煤沉积环境和显微组分控制,开阔水域沼泽相的煤层孔隙结构呈现三峰,其中微孔和大孔发育最好,湿地森林沼泽相煤层孔隙结构呈现双峰,微孔发育好,大孔发育较差。

准噶尔盆地侏罗系煤岩气成藏条件及勘探潜力

准噶尔盆地侏罗系西山窑组、八道湾组两套煤层广覆式分布,煤系地层气资源十分丰富。但作为一个全新的天然气领域,盆地煤岩气基础研究薄弱、成藏特征、富集规律及资源规模不清。为探索深部煤岩的含气性,2020年钻探风险探井CT1H井,测试获最高日产气5.7×10^(4)m^(3),试采日产气量稳定在2×10^(4)m^(3),证实煤岩气领域具备高产稳产能力。通过对深部煤岩岩石学特征、煤岩储集性能、演化特征、煤岩气成藏控制因素等系统研究,明确了盆地煤岩演化程度低,属于中—低阶煤,西山窑组煤岩以中—大孔为主,八道湾组煤岩以微—小孔为主;构建了盆地煤岩气古生中储与自生自储两类成藏模式;结合烃源岩、构造、煤岩储层特征及气测异常响应等多种控藏因素对盆地煤岩气潜在领域进行了分类评价,优选了滴南—白家海、齐古两大煤岩气勘探有利区,计算二者2000~4000m埋深煤岩气资源量超万亿立方米。

黄河流域煤炭-煤电-煤化工场地特征精准智能识别方法及应用

黄河流域是“能源流域”,兼具生态环境治理和经济社会发展的重任,涉煤产业场地类型、数量及特征的精准智能识别是流域能源资源-低碳发展-生态保护的关键基础问题。研究融合多源数据与深度学习算法,从流域-基地-场地尺度对黄河流域13个大型煤电基地的煤基场地特征精准解析,获得煤电基地高精度、高质量的本底信息,提出一种实时实景智能识别涉煤产业空间特征的新方法。(1)筛选Google image、GF-6影像、Sentinel-2影像等多源数据,采集13个大型煤电基地煤基场地样本,构建煤炭场地(露天)、煤炭场地(井工)、煤电场地、煤化工场地4类数据集,涵盖21种样本类型。按照每种样本六面体设定6×10个样本,共计1 260个场地样本,分析得出最适样本数量-最高识别效率-最优识别模型的置信区间为80%~86%。(2)建立了煤基场地类型量化模型(Coal-based Site Classification Quantitative Model, CSCQM)和煤基场地范围特征模型(Coalbased Site Range Characteristic Model, CSRCM),模型平均精准度为0.837。明析了黄河流域涉煤产业场地本底信息,提出Google image底图叠加场地智能识别模型解算结果的高精度场地智能识别方法。(3)解析了流域神东煤炭-煤电产业集聚区精准本底数据,依据遥感生态指数(Remote Sensing Based Ecological Index,IRSE)分析,煤基场地分布2 km核心区地表生态质量受煤炭、煤电产业影响明显,5 km缓冲区则影响不明显,而8 km控制区基本不受煤炭、煤电产业影响,从而给出了“动态修复”与分区域、分阶段重点治理等低碳路径。(4)解析了流域宁东煤炭-煤电-煤化工产业集聚区精准本底数据,2022年煤炭场地17.81 km^(2)、占比34.1%,煤化工场地22.3 km^(2)、占比42.6%,煤电场地12.2 km^(2)、占比23.3%,煤化工场地>煤炭场地>煤电场地。进而采用PSR(Pressure-State-Response)模型得到风险管控综合得分53.93分,较2003年提高了27.2%。划分生态维护区、生产监测预警区、损毁修复重建区、其他调控区的分区管控模式。研究为涉煤产业煤基场地潜在污染控制、场地治理及区域生态修复提供技术方法与实践支撑。

矿物对无烟煤力学非均质性影响的分子动力学研究——以沁水盆地南部主要黏土矿物高岭石为例

煤是由有机显微组分和矿物组成的混合物,矿物的存在会导致煤的大分子结构存在差异,使得煤的力学性质具有明显的非均质性,进而影响区块内整体的煤层气产量、压裂改造效果和成熟技术的规模化应用。以沁水盆地典型的无烟煤和高岭石矿物作为研究对象,通过分子动力学的方法定量研究高岭石及其含量对无烟煤力学性质的影响规律,分析不同矿物含量下无烟煤的分子结构和孔隙特征,从能量和有序化的角度揭示其微观机理。结果表明:①煤有机质与高岭石相互结合过程中同时存在范德华力和氢键作用,且氢键作用强度要高于范德华力,煤有机质周围出现高岭石分子的概率、相互作用强度和有序性均随着矿物质量分数的增加而增大。②无烟煤的孔隙率φ随高岭石质量分数a的增大呈线性规律(φ=−0.2293a+9.6295)降低,而无烟煤的体积模量、弹性模量和剪切模量均随高岭石质量分数的增大呈线性规律增强,泊松比随高岭石质量分数的增大呈二次多项式规律降低。③无烟煤的力学非均质程度整体上随着高岭石质量分数增加而增大,其中不同高岭石质量分数下体积模量、弹性模量和剪切模量的变异性可分为很低、低、中等、高和很高5个部分,而泊松比的变异系数均小于0.1,变异性很低。④随着高岭石质量分数的增加,煤有机质与高岭石的相互作用能呈线性规律(Einteraction=4.5585a+443.929)增大,与纯有机质相比,当高岭石质量分数达到20%时,无烟煤的键能和范德华能分别增加了63.86%和48.06%。⑤高岭石增强煤力学性质的内在原因是高岭石进入煤有机质后占据一定的孔隙空间,且与煤有机质的芳香碳骨架和不同官能团进行相互作用,高岭石质量分数越大充填煤大分子结构孔隙的程度越高,煤大分子结构的能量越大,导致煤大分子结构的孔隙率降低,有序性增大,使得力学强度和抵抗变形的能力增强。

鄂尔多斯盆地东缘山西组煤系页岩孔隙结构特征及其演化规律研究

目的为了解煤系页岩中孔隙结构特征及其演化规律,方法采用X射线衍射、岩石热解、扫描电镜、低压CO_(2)/N_(2)吸附和高压压汞等实验,对鄂尔多斯盆地东缘山西组煤系页岩不同岩相孔隙结构进行表征,分析成岩作用对各岩相孔隙演化的影响。结果结果表明,山西组主要发育富硅泥质页岩岩相(A-1)、泥质/硅质混合页岩岩相(M-2)和富黏土硅质页岩岩相(S-3);介孔是储层孔容的主要来源,贡献度达65%以上,微孔是储层比表面积的主要来源,贡献度达62%以上;S-3页岩总孔容和总比表面积均较大,均值分别为0.0362 cm^(3)/g,35.15 cm^(2)/g,A-1页岩总孔容和总比表面积均较小,均值分别为0.0266 cm^(3)/g,21.39 cm^(2)/g;有机质通过控制微孔发育对页岩比表面积起控制作用,另外,黏土矿物对页岩比表面积有一定促进作用,黄铁矿对M-2页岩和S-3页岩孔隙结构均有一定促进作用;A-1页岩孔隙演化受压实作用、黏土矿物转化作用最为明显,S-3页岩孔隙受胶结作用、有机质生烃作用和溶蚀作用影响均较显著,M-2页岩孔隙兼具A-1和S-3页岩的成岩演化特点。结论研究结果可为鄂尔多斯盆地煤系页岩孔隙结构研究提供借鉴与参考。

伊犁盆地南缘含煤地层水放射性环境特征分析

本文以环境评价标准为基础,辐射污染防控标准为辅,同时参考煤矿相关标准,对伊犁盆地南缘含煤地层以及生产煤矿山的水放射性地质环境进行研究和评价。发现地下水铀异常点30个,其中铀氡双核素水异常点13个,其余为单核素异常点。共确定地下水水铀异常圈9个,其中单点异常圈4个。在生产煤矿、铀矿地浸采区附近水体调查中,个别煤矿的生活饮用水水铀含量达到地下水水铀异常,但水中总α、总β放射性符合《生活饮用水卫生标准》要求。

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。

黄河流域上游煤矿区土地利用类型变化及其对固碳服务的影响

明晰矿区土地利用变化及其对区域碳储量的影响,是“双碳”目标背景下推进矿区低碳减排和绿色高质量发展的重要手段.基于多源数据集,使用InVEST模型、土地利用动态度、转移矩阵、缓冲区分析和灰色关联度等方法,识别了1990-2020年黄河流域上游13个大中型煤矿区的土地利用类型时空变化,评估了不同矿区及其周边不同距离缓冲区的固碳服务能力,并对二者的关联度进行分析,旨在厘清矿区土地利用变化对固碳服务的影响.结果表明:(1)1990-2020年煤矿区土地利用类型主要以草地、未利用地、林地和耕地向城乡工矿居民用地转移为主,城乡工矿居民用地面积以288.8 hm^(2)/a的速度持续扩张.(2)1990-2020年不同时段城乡工矿居民用地的单一动态度均为正值,草地和未利用地则均为负值,其中2010-2015年各土地利用类型的综合动态度均较高,2015-2020年则均相对较低,并且露天开采方式矿区土地利用强度远高于井工开采方式.(3)1990-2020年各矿区内单位面积年固碳量在0.7~4.1 Mg/hm^(2)之间,在时间上呈先下降后升高再下降的趋势,并且在距离矿区50 km范围内,距离越远,平均单位面积年固碳量越高,影响程度逐渐下降.(4)不同土地利用类型与单位面积年固碳量的平均关联度从高到低表现为未利用地>耕地>草地>林地>水体.研究显示,黄河流域上游煤矿区开发过程中未利用地和耕地面积的变化是矿区生态系统固碳服务变化的重要原因.

吐哈盆地台北凹陷中侏罗统西山窑组深层煤岩气地质特征与勘探潜力

深层煤岩气是吐哈盆地油气勘探的新领域,但研究程度相对较低。基于煤岩测试与基础资料,系统研究了吐哈盆地台北凹陷中侏罗统西山窑组煤层分布、煤岩煤质、储层物性、宏微观煤岩、煤储层气源及煤岩等温吸附特征,揭示了煤岩储层含气性及其影响因素,提出了深层煤岩气形成富集条件,建立了深层煤岩气富集成藏模式,预测了台北凹陷煤岩气勘探潜力。结果表明:(1)台北凹陷深层侏罗系西山窑组煤层分布广、厚度大,为中低阶、原生结构、割理发育的低灰、低水、富镜质组煤层;(2)煤储层孔渗较高且受埋深影响不明显,煤层段气测异常普遍且储层吸附性能中等—好,具有游离气与吸附气共存、试采快速见气、气组分齐全等特征;(3)台北凹陷煤岩气的油气供给充注,可以形成正向构造带“调整型”和斜坡及洼陷区“自生自储型”两种成藏模式;(4)台北凹陷煤岩气资源丰富,西山窑组主煤层煤岩气资源量近3×10^(12)m^(3)。根据煤岩气资源丰度、煤层厚度、含气量、保存条件等综合评价优选出温吉桑构造带、小草湖南斜坡为深层煤岩气勘探有利目标区。

巨厚煤层物质组成特征与成因机制——以柴北缘鱼卡地区中侏罗统为例

厚煤层蕴含着丰富的地质信息,在全球碳循环中扮演着重要的角色。国内外深时地层中厚煤层广泛分布,近年来其成因机制逐渐成为煤地质学的研究热点。为明晰等时层序地层格架中的巨厚煤层的物质组成特征与形成机理,选取柴北缘鱼卡地区中侏罗统层序S1湖侵体系域发育的巨厚煤层M7为研究对象,等间隔连续采样并进行室内显微组分与矿物鉴定,依据煤层关键界面的识别原理、显微组分与矿物的古环境指示意义进行综合分析。结果显示:显微组分中镜质组体积分数最高(48.5%),惰质组体积分数同样较高(37.22%),类脂组所占比例很低,仅为3.32%。矿物组分体积分数较为稳定,平均值为10.96%。依据煤层与碎屑沉积的交替出现、显微组分与矿物体积分数在垂向上的变化趋势,识别出了多种关键界面,包括陆化面(TeS)、陆地暴露面(ExS)、沼泽化面(PaS)、湖侵淹没面(GUTS)与可容空间转换面(ARS)。沿沉积倾向在向陆与向湖方向分别选择钻孔,与鱼卡煤矿对比分析沼泽环境垂向演化过程。鱼卡煤矿巨厚煤层M7识别出4个沉积旋回,向陆以及向湖方向的YQ6–22与YQ6–12中由陆源碎屑、湖相沉积所分隔的M7–1—M7–3则均识别出3个沉积旋回。发现了巨厚煤层中蕴含的高分辨率层序,经过分析划分为4个四级层序,结合煤层中关键界面所对应的层序界面,揭示了巨厚煤层的成因机制。建立了层序地层格架中的多期泥炭沼泽垂向叠置模式,可进一步应用于国内外更多深时地层中巨厚煤层的研究。

鄂尔多斯盆地北部直罗组古河道砂体分布区矿井涌水模式

近十几年来,鄂尔多斯盆地北部煤矿开采频频受到了直罗组地下水的威胁,甚至出现了突水事故。区内以直罗组地下水为充水水源的大水矿井连片分布,且与直罗组古河道砂体关系密切。为阐释神府南区直罗组古河道砂体分布区矿井涌水模式,在直罗组古河道砂体空间分布及其对地下水赋存控制作用研究的基础上,从研究区尺度、井田尺度和工作面尺度,分析了直罗组古河道砂体与矿井涌水的关系,提出了直罗组古河道砂体下矿井涌水模式。结果表明:神府南区直罗组古河道冲刷带沿红碱淖—尔林兔—锦界一线发育,冲刷带内延安组第5段几乎被冲刷剥蚀殆尽,在局部地区延安组第4段也遭受了冲刷。根据砂分散体系分析和隔水岩组发育特征,将冲刷带内充填沉积的古河道砂体分为3级。直罗组古河道砂体富水性的强弱主要受控于砂体规模、物性特征和风化作用,一级砂体(主河道)区域富水性强于二级砂体(分支河道)及三级砂体(三角洲间湾、分流间湾)区域,当砂体遭受风化后,其富水性将进一步增强。基于不同尺度下砂体分级、风化砂体厚度与矿井涌水关系的分析,提出了研究区东部现阶段古河道砂体下生产矿井的3种涌水模式。强涌水模式,主要位于一级砂体分布区,风化砂体厚度一般≥30 m。中等涌水模式,主要位于一级砂体的边缘或二级砂体区域,风化砂体厚度一般10~30 m。弱涌水模式,主要位于三级砂体区域,风化砂体厚度一般<10 m。

鄂尔多斯盆地神木地区侏罗系延安组煤层微观孔隙结构特征

煤层孔隙结构对煤层气的吸附与扩散具有显著影响。通过气体吸附、核磁共振、扫描电镜等实验,对鄂尔多斯盆地神木地区侏罗系延安组煤岩开展煤层孔隙结构多尺度、多参数的联合表征研究,厘清了煤层气解吸—扩散—渗流的规律。研究结果表明:(1)神木地区延安组煤层平均孔隙度为6.89%,平均渗透率为4.82 mD,属典型的特低渗煤层,主要发育方解石、黏土矿物以及非晶质组分等,其中方解石平均质量分数为54.8%,黏土矿物平均质量分数为35.7%,非晶质平均质量分数为15.0%。(2)研究区煤层主要储集空间为狭缝形和墨水瓶形等,包括气孔、屑间孔、胞腔孔、铸模孔和少量微裂缝,孔隙以2~50 nm的介孔为主,大孔次之,微孔最少,但微孔是孔比表面积及孔容的主要贡献者,表明煤层气主要吸附在微孔中。(3)研究区煤层孔喉尺寸为纳米—微米级,对渗透率的贡献主要来自于亚微米—微米级的孔喉,其孔隙连通性好。煤样可动流体饱和度为38.72%~65.06%,退汞效率为0.84%~44.30%,均质系数为1.86~10.95,且不同深度煤层孔喉半径对渗透率的贡献存在较大差异,表明该区煤层具有较强的非均质性。

沁水盆地南部煤储层赋存环境条件及其对渗透率的影响

煤层气赋存与产出受控于煤储层地应力、压力和地温等赋存环境条件,正确分析煤储层赋存环境条件及其对渗透率的影响是煤层气有效开发所关注的关键问题。采用沁水盆地南部煤层气井63个测试资料,系统分析了研究区煤储层地应力、压力和温度条件,揭示了煤储层应力、压力和温度随埋藏深度的变化规律,建立最小水平主应力与垂直主应力和煤储层压力之间关系模型。采用三轴渗流试验系统,开展了不同应力、压力和温度条件下煤层气渗流试验研究,揭示了不同温度、应力和压力条件下煤样渗透率变化规律及其控制机理。研究结果表明,研究区煤储层最大、最小水平主应力分别为6.62~42.06和3.30~26.40 MPa,其梯度分别为1.20~5.26和0.99~2.95 MPa/hm;煤储层压力及其梯度分别为0.99~12.63 MPa和0.23~1.18 MPa/hm;煤储层温度及其梯度为19.36~38.84℃和1.98℃/hm;且煤储层应力、压力和温度均随深度的增加呈线性增大的规律。随着有效应力的增加,煤储层渗透率不断降低,在初始加压阶段,渗透率下降幅度较大,随着有效应力的增加,下降幅度变缓。在相同的应力条件下,温度的增加使得煤样渗透率不断降低,渗透率的下降速率随温度的升高而减小。随着有效应力和温度的增加,煤储层渗透率按负指数函数规律降低。随着孔隙压力的降低,有效应力增加,煤储层渗透率不断降低。在初始降压阶段,煤储层渗透率急剧下降,随着孔隙压力的降低,渗透率下降速率逐渐变缓;当孔隙压力小于0.6 MPa后,煤储层渗透率随孔隙压力的降低而升高。在高孔隙压力条件下,渗透率随温度的升高呈负指数函数降低,在低孔隙压力条件下,煤储层渗透率随温度的升高呈线性降低。在此基础上,建立了煤储层渗透率与应力、压力和温度之间的关系模型,揭示了煤储层渗透率随应力、压力和温度应力的增加按负指数函数降低的规律和控制机理。

准噶尔盆地白家海地区西山窑组深部煤岩储层孔隙结构表征及发育主控因素

深部煤岩储层孔隙结构特征对深层煤层气勘探开发十分重要,为了明确深部煤岩储层孔隙结构特征及发育主控因素,以准噶尔盆地白家海凸起及周缘侏罗系西山窑组煤层为研究对象,运用覆压孔渗、扫描电镜、高压压汞、低温液氮吸附、二氧化碳等温吸附等多种试验方法,对西山窑组煤岩储层特征进行研究。结果表明:西山窑组煤岩演化程度低,显微组分以镜质组和惰质组为主,具有低水分、特低灰和低挥发分的特点;西山窑组煤岩储层发育孔缝双重介质储集空间,储层物性好;西山窑组煤岩储层可以划分为3种类型,Ⅰ类储层储集性能好,但渗透性能差,Ⅱ类储层是研究区主要储层类型,进一步分为Ⅱ_(1)类和Ⅱ_(2)类,Ⅱ_(1)类储层具有中等储集性能和良好渗透性能,Ⅱ_(2)类储层与Ⅲ类储层均以微孔为主,物性较差;西山窑组煤层孔隙结构主要受灰分质量分数、镜质组体积分数、惰质组体积分数和埋深控制。

反应温度及压力对三塘湖盆地褐煤热解产物分布影响

煤在气化通道中气化反应效率是影响煤炭地下气化气体组分与热值的关键问题。为揭示反应温度和压力对三塘湖盆地褐煤在水蒸气中气化行为和产物分布特征影响,基于固定床热解炉对三塘湖盆地西山窑组褐煤进行不同反应温度和压力热解试验。结果表明:随反应温度升高(300~900℃),气体质量分数由3.84%增至24.29%,水和焦油质量分数先增后减;高温下反应温度升高,加剧二次反应,H_(2)和CH_(4)体积显著增加,900℃体积最大分别为100.89、106.09 mL/g,污染物总质量减少,900℃质量分数相对小,17.72 mg/g。增加反应压力(1.5~3.0 MPa),利于提高半焦转化率和增加气体质量分数。高温下反应压力增加,加剧二次反应,利于反应加氢气化和甲烷化发生,导致CH_(4)体积显著增加,700℃CH_(4)体积最多增加26.89 mL/g,但在700℃会促进自由基加氢饱和反应,污染物总质量增加。建议在实际生产中,通过控制注汽移动速度适当增加反应温度并提高反应压力,且控制气化反应区的温度远离700℃,利于H_(2)和CH_(4)生成,以提高煤炭地下气化工艺高效清洁开发。研究成果可为三塘湖盆地西山窑组褐煤煤炭地下气化工艺提供指导。

鄂尔多斯盆地煤层气开发井壁稳定性技术研究

文章针对鄂尔多斯盆地煤层气开发中的关键技术问题——井壁稳定性进行了深入探讨。通过分析盆地的特殊地质条件、地应力分布的复杂性,以及煤层结构和物理特性的变化,强调了钻井液在井壁稳定中的核心作用,尤其是钻井液的合理密度选择、封堵性和抑制性的评价与优化都是确保井壁稳定、提高开发效率的关键因素。

准东南煤炭资源地区土地利用转型及其对生态系统服务价值的影响

以准噶尔盆地东南部的煤炭资源富集区域为研究区,通过土地利用数据评估2005-2020年生态系统服务价值,借助空间统计方法探索土地利用转型与生态系统服务价值的时空变化特征,进一步分析了不同土地利用转型对生态系统服务价值产生的影响。研究结果表明,研究区土地利用转型明显,草地和未利用地相互转换规模较大;生态系统服务总价值呈下降趋势,主要受林地、草地和水域生态系统服务价值减少的影响;生态系统服务价值全局空间正相关性和聚集性显著但有减弱趋势,未利用地低值集聚面积增加;草地与未利用地之间的转换是生态系统服务价值变化的主要原因。为改善研究区生态系统服务价值,建议保持草地和林地的稳定性,合理规划建设用地并考虑增加水域面积,加强对未利用地的生态利用效率和生态修复措施。

伊犁盆地南缘煤炭开发区水中放射性特征

为了查清伊犁盆地南缘重点煤炭资源开发区放射性环境现状,同时为煤田安全开发与辐射污染防控提供基础数据。在系统收集以往铀矿水化学调查资料的基础上,通过对研究区内井水、泉水、河水、水文地质长期观测孔内水、生产矿区饮用水及铀矿地浸采区地下水等水源采样分析其放射性活度浓度,初步了解了不同含水岩层中放射性核素的分布特征。本次调查共发现30个地下水铀异常点、10个地表水铀异常点、32个地下水氡异常点,划定地下水铀异常区9处、地表水铀异常区5处、地下水氡异常区11处;铀异常区主要分布在洪海沟—加格斯台、苏阿苏—达拉地一带,多位于铀矿床及其周边;氡异常区受矿床控制明显,个别受断层控制;煤矿排水中天然放射性核素浓度与全疆水平相当,生活饮用水中总α、总β符合生活饮用水卫生标准,但铀矿地浸采区地下水中总α、总β超标,不宜饮用。综合分析认为:研究区内铀异常、氡异常的形成多与附近铀矿化的发育存在密切关系,今后其附近地下水开发利用需要开展进一步的放射性环境评价。

鄂尔多斯盆地上古生界煤系烃源岩三环萜烷成因探讨

【目的】鄂尔多斯盆地煤系烃源岩发育,其饱和烃中三环萜烷含量丰富,但其三环萜烷分布模式在研究区表现出较大的差异性,因此探讨其差异性的主控因素具有重要意义。【方法】利用气相色谱和色谱—质谱分析技术,对鄂尔多斯盆地上古生界26个煤系烃源岩样品饱和烃进行了详细地剖析。【结果】根据三环萜烷(TT)的分布特征将研究区烃源岩样品划分为三种不同类型的分布模式。Ⅰ类烃源岩以C_(19)TT为主峰,C_(19)TT、C_(20)TT、C_(21)TT含量逐渐减小的变化趋势,同时该类样品中Pr/Ph比值高,介于1.19~3.84,平均值为2.99、C_(24)四环萜烷含量也较丰富,C_(24)四环萜烷/C_(26)TT比值介于2.39~32.54,平均值为9.80、C_(28)三环萜烷和C_(29)三环萜烷缺失,这类样品主要是腐殖煤和炭质泥岩,揭示出湖沼相沉积环境之特征;与之相反的Ⅱ类烃源岩的三环萜烷以C_(23)TT为主峰,C_(19)TT、C_(20)TT、C_(21)TT含量是逐渐增大的,而Pr/Ph比值低,比值主要介于0.34~0.90,平均值为0.61、C_(24)四环萜烷含量不丰富,C_(24)四环萜烷/C_(26)TT比值主要介于0.42~0.77,平均值为0.54、C_(28)三环萜烷和C_(29)三环萜烷含量丰富,这类样品除了煤系泥岩之外还有腐殖煤和炭质泥岩,其沉积环境与Ⅰ类烃源岩迥然不同;Ⅲ类烃源岩的三环萜烷分布介于Ⅰ类和Ⅱ类烃源岩之间,一方面三环萜烷的主峰碳为C_(23)TT,另一方面C_(19)TT、C_(20)TT、C_(21)TT相对含量又依次降低并呈阶梯状分布的特征,此外Pr/Ph比值为2.07、C_(24)四环萜烷/C_(26)TT比值为3.53,两者均介于Ⅰ类烃源岩和Ⅱ类烃源岩之间。【结论】随着烃源岩热演化程度的增加,三环萜烷的总量展示了逐渐增大的变化趋势,但不同类型烃源岩的三环萜烷分布模式并没有发生明显变化,说明研究区煤系烃源岩三环萜烷的不同分布模式受有机质热演化程度影响较小,而主要受控于沉积环境和母质类型。