新疆北部早、中侏罗世富油煤分布规律及控制因素

新疆北部富油煤资源丰富,约占全国富油煤资源的一半左右,富油煤资源的合理开发利用,是我国煤制油气用煤资源的重要补充。以往对本区煤炭资源的研究忽视了其油气资源属性,对其富油煤质特征和成因规律认识不清。在系统整理新疆北部6个赋煤带富油煤地质资料的基础上,补充采样测试数据137组,分析早、中侏罗世富油煤的煤岩煤质特征和分布规律,进一步探讨了富油煤形成的控制因素。通过对焦油产率的研究发现,新疆北部地区东北部、西部、中部部分地区焦油产率相对较高,东北部地区八道湾组高油煤呈不连续带状分布。按照煤的焦油产率由高到低依次为巴里坤–三塘湖赋煤带、准南赋煤带、伊犁赋煤带、准北赋煤带、吐哈赋煤带和准东赋煤带。新疆北部地区早、中侏罗世富油煤的形成主要受到成煤沉积环境、煤化程度和煤的显微组分等主要控制因素的影响。覆水还原环境为富油煤的富集提供了良好的条件,富油煤主要形成于相对覆水还原的泥炭沼泽环境,还原性越强,越利于富油煤生成和富集。煤的焦油产率随着镜惰比(V/I)的增加呈现升高的趋势,并且与挥发分和镜质组呈现正相关关系。镜质组最大反射率在生油高峰之前与焦油产率之间存在正相关性,随着煤化程度的升高,煤的焦油产率逐渐增加。煤的显微组分中含量相对较高的镜质组对焦油产率具有明显的正向促进作用,其中,富氢镜质组为富油煤的发育提供了良好物质基础。

古城矿区富油煤赋存特征及主控因素分析

以前期煤田勘查成果为基础,选取4^(#)、8^(#)和9^(-1#)煤为研究对象,通过原煤焦油产率分级划分,研究了各煤层的富油煤赋存特征;从镜惰比(V/I)、H/C原子比、挥发分产率及灰成分指数等方面,探讨了富油煤的时空分布规律及主控因素。结果表明:各煤层焦油产率主要分布在9.02%~11.43%;平面上,4^(#)、8^(#)煤多为富油煤,高油煤零星分布;9^(-1#)煤以富油煤为主,局部分布高油煤;垂向上,自上而下煤层焦油产率呈增大趋势。煤层焦油产率与挥发分产率、氢元素含量均呈正相关,与灰分产率负相关,与灰成分中CaO含量呈弱正相关。煤层镜质体反射率为0.723%~0.733%,变质程度中等,生油潜力较大,含腐泥型母质为生油提供了物质基础,温暖、潮湿的气候环境和较深覆水或闭塞条件下的还原环境有利于富油煤形成。

新疆三塘湖盆地富油煤赋存特征及主控因素

三塘湖盆地富油煤十分发育,具有资源量大、煤焦油产率高、煤质优良等特点。为揭示新疆三塘湖含煤盆地富油煤资源赋存特征与控制因素,通过分析聚煤期沉积环境,探讨富油煤成油组分特征与物质来源。结合格金低温干馏测试、显微煤岩组分分析、元素分析及灰成分含量测定,研究影响富油煤煤焦油产率的主要因素。该理论成果可指导当地富油煤资源的勘探开发,倡导煤制油工业的高效发展。

基于BP神经网络的富油煤焦油产率预测

我国的资源禀赋特征为“缺油、少气、相对富煤”,紧张的油气供应形势促进了煤制油行业的发展。矿产资源工业要求手册(2014修订版)将在格金干馏试验条件下焦油产率小于7%的煤称为含油煤,焦油产率在7%~12%的煤称为富油煤、大于12%为高油煤。我国煤炭资源保有储量中超过半数属于高油、富油煤,但是有超过80%的煤炭直接作为燃料,只有不到十分之的煤炭为化工行业所用。绝大多数高油、富油煤直接燃烧.

神府矿区富油煤煤质成分对焦油产率的影响分析

富油煤是一种通过中低温热解可获取油气的煤基油气资源。本文以神府矿区富油煤为研究对象,开展常规煤质分析指标与富油煤焦油产率的影响分析,结果表明,煤质分析指标中,全硫、硫化铁硫、Al_(2)O_(3)、CaO、MgO、SO_(3)焦油产率的相关性不明显,发分、总水分产率、半焦产率与富油煤的焦油产率相关性显著,挥发分与总水分产率为正相关,半焦产率为负相关。

神府南部矿区低阶煤化学组成与工艺性质:特征、关系与实践

煤炭分质利用是契合其高效、清洁与绿色发展趋势的必然途径,而了解煤的基本化学组成与关键工艺性质是实现煤炭资源分级分质利用的基础。陕西神府南部矿区煤炭储量丰富,是西部重要的低阶煤生产基地,但长期以来未能完全实现煤的最佳分质利用,制约着优质煤炭资源价值优势的充分发挥以及经济与社会效益的进一步提升。以此为背景,以神府南部矿区主要生产矿井低阶煤样品为研究对象,开展煤的化学组成与工艺性质测试,化学组成包括工业组分、主量元素、全硫与形态硫、有害元素P及煤灰成分等,工艺性质包括发热量、低温干馏、热稳定性与煤灰熔融性等方面。基于数量化分析方法揭示煤的化学组成与工艺性质特征及其内在关系,构建基于化学组成的工艺性质预测数学模型,为煤炭分级分质利用提供基础依据。结果显示:①研究区低阶煤资源以特低灰、特低硫、特低磷、高-特高发热量、富油、高热稳定性、弱-无黏结性为特点,品质优良,具有显著的分质利用优势,尤其广泛分布的富油煤应予以高度重视;②煤的工艺性质与化学组成之间存在密切成因联系,发热量与固定碳含量呈正相关,低温干馏焦油产率与挥发分产率、氢元素含量呈正相关,水分含量决定低温干馏总水分产率,且在特定煤类条件下,灰分产率是控制煤诸多工艺性质的关键因素,包括发热量、黏结性、焦油产率等,均呈负相关性;③基于逐步回归分析与显著性检验,建立了基于化学组成预测煤关键工艺性质的数学模型,并以张家峁矿为例,利用所建模型预测低温干馏焦油产率和富油煤分布,预测结果与实测数据相符,验证了模型的可靠性。建立的预测模型为利用早期地质勘查资料评价煤的关键工艺性质,尤其富油煤分布提供了可行途径。研究成果对丰富陆相盆地低阶煤物质组成与化学性质基础认识,刻画其内在关联属性与量化模型具有重要参考价值,可为神府南部矿区以及其他类似地区优质煤炭资源(富油煤)的科学评价与最佳利用提供参考依据。

柠条塔煤矿富油煤赋存特征及其成煤环境控制

为查明柠条塔煤矿富油煤煤岩煤质变化特征、成煤环境,通过收集整理的煤岩特征、工业分析、元素分析等数据,统计分析镜惰比、形态硫分布、灰成分指数、三角端元图及干酪根类型等参数,探讨各煤层参数变化及成煤环境。结果表明:各煤层焦油产率平均值7.5%~11.5%,以富油煤为主,煤岩组分中惰质组含量较高,镜惰比为0.65~1.62,煤系剖面上呈低-高-低变化特征,与焦油产率、硫分均呈正相关关系;灰分及灰成分指数显示成煤沼泽接近陆源区,覆水程度较浅,2^(-2)、3^(-1)和4^(-2)煤偏向于覆水较深的还原性环境;活性组分(镜质组+壳质组)、挥发分及氢含量较高的煤层,焦油产率也高,惰质组含量高则相反;各煤层煤化程度相当于石油开始形成阶段。

新疆白石湖富镜质组高碱煤热解特性

利用固定床热解炉、格金干馏装置和热重分析仪研究了白石湖富镜质组高碱煤(BS1和BS2煤)的热解特性和产物产率;同时在碱金属钠形态表征的基础上,考察了不同前处理方法对热解产物和动力学参数的影响。结果表明,白石湖煤在600℃热解焦油产率最大,煤气产率随温度升高而增加;BS1和BS2煤固定床热解的焦油产率分别为13.98%和13.75%,远高于准东煤的1.61%。焦油具有低密度、高H/C原子比和柴油馏分特点,净煤气以H_2,CH_4和CO为主。BS1和BS2煤水溶钠(H2O-Na)占比分别为79.58%和85.38%;醋酸铵溶钠(AcNH_4-Na)占比10.32%和8.06%,但含量较低的Ac NH_4-Na对焦油抑制作用显著大于H2O-Na。经水、醋酸铵和盐酸溶液处理后,BS2煤热解活化能和指前因子呈现降低趋势,格金焦油产率从14.80%分别增加到15.45%,17.18%和16.92%。

富油煤的油气资源属性与绿色低碳开发

黄河中上游是国家大型煤炭基地集中分布区,也是我国富油煤的主要生产区。受我国“缺油、少气、相对富煤”资源禀赋特点的制约,煤炭安全绿色开采,清洁低碳利用已成为保障国家能源安全的重大需求。实现黄河流域富油煤开发与生态环境保护协调发展,对缓解我国油气供应紧张、保障能源战略安全具有重要的科学价值和现实意义。富油煤是集煤油气属性为一体的煤炭资源,其油气潜力、特殊性、关键地质问题亟需研究,绿色低碳化开发技术亟待探索。①富油煤主要赋存于中低阶煤类中,主要特点是富含较多富氢结构;在隔绝空气加热时,可生成油、气和半焦。半焦主要成分为固定碳,与无烟煤相近;气体的主要成分是CH_(4),H_(2),CO等,可以作为燃料气和原料气;油为煤焦油,类似于重质石油,可通过前处理、加氢精制和加氢催化裂化工艺等达到清洁燃料油标准;②富氢结构是富油煤具有油气资源属性的物质基础,研究富氢结构的岩石学、沉积学特征及变化规律,分析富氢结构物质来源、沉积转化、变质演化、聚集规律及地质驱动机制,是构建富油煤预测模式与评价理论的基础;③梯级利用和原位热解是富油煤绿色低碳开发的重要途径。富油煤地面热解-气化一体化、热解-化工-发电一体化技术可以实现清洁高效利用,井下原位热解有望破解清洁低碳利用的难题。其中,矿井式原位热解技术通过井巷工程布置方式,利用井下巷道开展煤层分割、保温封闭,通过煤层原位加热实现井下热解生产油气;钻孔式原位热解技术通过注热孔加热和油气抽采孔回收油气,也可借助人工辅助造缝,实现加热回收油气。将富油煤作为煤基油气资源管理和开发,是新时代煤炭工业高质量发展的重要方向。

陕北富油煤低温热解提油基础特性

富油煤低温热解产油是煤炭资源清洁高效利用的一种方式。为了研究陕北富油煤低温热解提油基础特性,利用固定床反应器进行富油煤低温热解,研究了张家峁、柠条塔和红柳林的富油煤,在不同粒径、不同热解终温、不同升温速率及不同工业分析等条件下对焦油产率的影响,利用气相色谱模拟蒸馏方法分析焦油品质。结果表明:粒径为0.8~2mm的张家峁富油煤,在热解终温为550℃,升温速率为26℃/min,压力为0.1MPa的条件下,焦油产率达到最大,为13.19%;焦油产率随富油煤的热解终温和升温速率的增大先增加后减小。

神府南部延安组富油煤多源判识规律

富油煤对缓解我国油气资源供应紧张局势、实现煤炭绿色低碳利用具有重要的资源优势。与富氢煤相比,富油煤具有更广义的范畴、更明确的实用性,且高挥发分产率与高焦油产率之间并不具有单调对应性,尤其在有限区域或煤阶范围内,这一规律尤为明显。但目前富油煤识别指标单一且以往数据较少,在标准格金干馏试验基础上丰富富油煤识别方法是亟待解决的重要问题。以神府南部矿区为例,通过探讨富油煤相关性特点及宏-微观控制规律,结果显示:①煤层厚度与煤焦油产率分布稳定性呈正相关性,但与焦油产率相关性较弱;②在有限的煤阶范围内,挥发分与焦油产率间规律不甚显著,反而对产气率、产水率约束性更为明显。这一现象同样体现在H/C原子比,高H/C原子比并未指示高焦油产率,但对较低的产气率和较高的产水率具有清晰指示意义,这与煤中含氧官能团裂解并获取氢自由基的过程存在密切相关性;③宏观煤岩类型对焦油产率具有较好的控制性,这与煤体显微煤岩组成密切相关,总体表现为镜质组、矿物双重控制性,其中光亮煤、半亮-半暗煤焦油产率主要受控于镜质组含量;暗淡煤、夹矸主要受控于煤中矿物含量;④灰分与焦油产率间总体呈单调递减规律,但不同煤灰成分表现有所不同。指示内源沉积作用的CaO+MgO质量分数增加,有助于富油煤热解催化并一定程度提高煤焦油产率。指示陆源碎屑沉积的SiO2+Al2O3质量分数增加则会降低煤焦油产率,与灰分指示规律一致。指示闭塞、滞留环境的Fe2O3(黄铁矿)虽然对煤热解具有催化裂解作用,但在格金干馏试验条件下并未明显促进焦油产率升高,反而对产水率的促进作用更为明显;⑤真密度与焦油产率间呈负相关性,低密度煤样表现为Aar/Aal,B,C,CH2/CH3相对较小,指示煤中脂肪结构较为丰富、烷基侧链丰富,有利于热解过程中不稳定化学键裂解形成分子量较小的烷基自由基进而提高煤焦油产出。

榆神矿区富油煤赋存特征及其沉积环境研究

榆神矿区丰富的富油煤资源为我国煤化工提供了优质的化工原料,但是榆神矿区富油煤的赋存特征尚不明确,严重制约了富油煤资源的高效利用。为查明榆神矿区富油煤的分布特征和沉积环境,对该地区富油煤的进一步勘探和开发利用提供地质依据,以榆神矿区延安组2-2煤和5-2煤为研究对象,通过原煤的焦油产率分级划分,对榆神矿区的富油煤赋存特征进行研究,并根据灰成分指数、硫分、镜惰比等煤层形成过程中的地球化学特征及成烃母质的干酪根特征,探讨2-2煤和5-2煤层富油煤的沉积环境。研究结果表明:2-2煤原煤焦油产率5.3%~15.3%,平均10.1%,5-2煤原煤焦油产率5.1%~14.6%,平均9.9%,榆神矿区主要以富油煤为主,局部分布为高油煤。平面上,原煤焦油产率有由西向东、由三角洲平原向滨浅湖方向呈增高的趋势,垂向上,自下而上逐渐增高,高油煤随着滨浅湖由东北向西南迁移。榆神矿区富油煤形成于持续稳定下降的鄂尔多斯盆地古构造环境、还原性较强的滨浅湖古地理环境及温暖潮湿的古气候环境。含腐泥型母质为生油提供了物质基础。

陕西省富油煤资源潜力及开发建议

碳达峰、碳中和目标要求下,陕西作为煤炭资源大省,煤炭资源的低碳开发与利用势在必行。基于陕西五大煤田的5000余组煤质数据,研究陕西省煤炭资源中煤焦油产率的变化规律为:陕北三叠纪煤田>陕北侏罗纪煤田>陕北石炭–二叠纪煤田≈黄陇侏罗纪煤田>渭北石炭–二叠纪煤田,划分出3种富油煤类型:富油煤型、富油煤–高油煤型、富油煤–含油煤型。按照煤炭资源量计算办法,全省已经查明的煤炭资源中富油煤+高油煤资源量为1550.33亿t,内蕴焦油资源量144.5亿t;预测出陕西省2000 m以浅煤炭资源总量中富油煤+高油煤资源量为3845亿t,内蕴焦油资源325亿t;并对富油煤资源控制程度进行划分。分析富油煤的成因机理,指出变质程度、沉积相及物质组成和埋藏条件等为富油煤形成的主要影响因素。针对目前煤炭开发中存在的资源浪费问题,提出一种富油煤原位地下热解多煤层协同开采的资源开发新思路。

陕北榆神矿区富油煤分布规律及形成控制因素

富油煤开发利用对实现我国煤炭清洁低碳利用、缓解油气供应紧张、保障国家能源安全具有重要意义。鉴于此,基于焦油产率分级划分,对榆神矿区延安组主采煤层富油煤时空分布特征进行了研究,对影响焦油产率的地质因素进行了探讨。结果表明,该区总体以富油-高油煤为主。垂向上,3^(-1)号煤层焦油产率最高,富油煤和高油煤分布面积最大,其次为2^(-2)号煤层,5^(-2)号煤层相对最小。平面上,焦油产率呈东南部高,西北部低的变化趋势,除局部分布含油煤外,其他区域均被富油煤和高油煤覆盖。高油煤在矿区东南部连续分布,东北部零星分布,其中3^(-1)号煤层高油煤分布面积最大且连续性最好。富油煤的形成主要受煤化程度、成煤物质、成煤环境等因素影响。较低的煤化程度对富油煤的发育极为有利,富油煤和高油煤发育比例达96%以上。较高的富氢镜质组含量为富油煤的发育提供了良好物质基础,富氢镜质组(基质+均质镜质体)含量为高油煤>富油煤>含油煤,富油煤和高油煤的富氢镜质组分含量占全岩显微组分的比例均在50%以上,氢元素含量均在4%以上。强还原性环境为富油煤的生成和富集提供了良好条件,富油煤主要形成于三角洲平原到滨浅湖沉积环境,覆水深度越大,还原性越强,越有利于形成高焦油产率煤;高油煤主要形成于东南部覆水深度最大、还原性最强的滨浅湖环境。

陕北三叠纪煤田子长矿区瓦窑堡组特高焦油产率煤富集规律分析

特高焦油产率煤的富集受煤变质程度、成煤环境等因素的制约。子长矿区瓦窑堡组可采煤层为5号煤层和3号煤层,通过对煤岩样品进行低温干馏试验,得到瓦窑堡组焦油产率平均为13.4%,其中5号煤焦油产率为12.55%,3号煤焦油产率为13.7%,属于特高焦油产率煤层。在空间分布上,高油煤占比达到77%,富油煤占比为23%,零星发育含油煤。研究表明,煤层焦油产率高的原因有3个,一是以低—中等变质程度的气煤为主,高挥发分、高含氢、高含氧;二是显微煤岩组成中有机含量、活性组分平均含量高;三是本区成煤环境以陆相沼泽、湖泊沉积为主,还原程度高。

黄陵矿区富油煤焦油产率与补偿密度关系模型预测方法研究

煤焦油产率是煤化工的一项重要参数,焦油产率通常要通过化验测试来确定。然而对于未开发的煤田,测试样品的获取存在着很大的困难。基于黄陵矿区以往地质勘查阶段地质资料、煤质化验测试资料和地球物理测井资料,分析了富油煤焦油产率与地球物理测井数据的相互关系,建立了富油煤焦油产率与测井补偿密度值的计算模型。该模型计算误差较小,为富油煤焦油产率评价提供了一种可能方式。