海陆过渡相煤系页岩孔隙分形特征及影响因素——以沁水盆地北部太原组为例

【目的】为分析沁水盆地北部太原组海陆过渡相煤系页岩孔隙分形特征及影响因素。【方法】通过对阳泉区块太原组样品进行总有机碳(TOC)含量、成熟度测试及X射线衍射、低温氮气吸附实验,基于(Frenkel Halsey Hill,FHH)理论模型计算样品孔隙分形维数,分析矿物含量、有机地化特征及孔隙结构参数对孔隙分形维数的影响。【结果】太原组煤系页岩TOC含量介于0.57%~6.40%,平均为3.18%;有机质镜质体反射率(R_(o))介于1.96%~3.24%,平均为2.49%;煤系页岩微观孔隙具有双重分形特点,其中表面分形维数(D_(1))介于2.507 9~2.663 9,结构分形维数(D_(2))介于2.527 1~2.809 4;有机质含量及成熟度与D_(1)、D_(2)均呈正相关关系,孔隙结构参数与D_(1)、D_(2)具有良好的正相关性,但与D_(2)相关系数高于D_(1),指示微孔对孔隙结构参数的影响更强;分选、磨圆度高的陆源碎屑石英多具规则孔隙形态,造成石英含量与D_(1)、D_(2)呈负相关关系;碳酸盐岩矿物及长石主要提供宏孔,其含量与页岩D_(1)及D_(2)均呈负相关关系;黏土矿物在长期压实作用下孔径减小,微孔数量增加,孔隙形态复杂,其含量与分形维数D_(1)及D_(2)呈正相关关系。【结论】海陆过渡相煤系页岩微观孔隙具有双重分形特点,有机质含量、成熟度、孔隙结构参数和黏土矿物含量增大可导致其微观孔隙分形维数变大,陆源碎屑石英、长石和碳酸盐矿物含量增多可导致其微观孔隙分形维数变小。

陆表海高分辨率层序地层格架下的聚煤模式——以沁水盆地南部柿庄地区太原组为例

基于经典层序地层学理论,分析沁水盆地柿庄地区太原组含煤岩系高分辨率层序地层,探讨薄煤层及15号厚煤层的旋回样式,研究陆表海背景下高分辨率层序地层格架下的聚煤模式。结果表明:以煤层底面、古土壤层及沉积相转换面作为四级层序的界面,以灰岩底界或障壁砂、潟湖泥岩底界为最大海泛面,将太原组分为6个四级层序,包含12个体系域;提出含煤岩系进积非对称型、进积对称型、退积非对称型、退积对称型4种旋回样式;在缓慢海平面变化中,退积对称型旋回样式形成薄煤层和厚煤层的夹矸;在快速海侵过程中,进积非对称型、进积对称型、退积非对称型厚煤层用于解释15号煤层向陆方向、中部、向海方向的旋回样式。该结果明确陆表海背景下高分辨率聚煤模式由泥炭堆积速率和可容空间变化速率决定,为相同地质背景下煤层气勘探开发提供地质依据。

海域区古近系含煤地层及煤层组识别方法

采用沉积学、测井地质学、数学方法以及地震方法等对含煤地层及煤层组进行识别,总结出4种含煤地层及煤层组识别方法,并利用地震方法对煤层组进行了预测。结果表明:逻辑判别法和蜘蛛网图法仍然是较为有效的以定性为基础的半定量化方法,而聚类分析法和人工神经网络法则是成功且有效的定量分析方法,但不是通用的模型;对于勘探程度较低的海域区,要综合运用4种方法才能有效地预测含煤地层和识别煤层。地震反演技术与方法对于识别含煤段、判别含煤地层的分布是十分有效的,通过对琼东南盆地多个地震剖面的研究发现三瞬技术法对于识别较厚煤层交互层(复合层段)是可行的。通过对C-93-79和C-52-79剖面进行各类波阻抗反演,发现基于模型反演和神经网络反演的结果与含煤层段有良好的对应关系,是预测含煤层分布较有效的地震识别方法。

新型煤粉代用材料3R粉的研究

采用差热分析及光亮碳生成率的测试方法对所收集的几十种材料进行了试验 ,从中优选出了 3种 ,即R1、R2、R3。其中R1和R2具有高的光亮碳生成率 ,R3可减小型砂的热膨胀。用单纯形重心设计 ,优选出了这 3种材料的合适搭配方案 ,制成了既具有防粘砂效果又具有抗夹砂能力的煤粉代用材料 3R粉。

中国海域区古近纪含煤盆地与煤系分布研究

新近纪和古近纪是全球重要的聚煤期。中国古近纪聚煤盆地分布在东部沿海省区,是全球性环太平洋聚煤带的组成部分。中国海域区含煤沉积盆地虽然也属于断陷盆地和坳陷盆地类型,且成群出现,但总体构造背景有利于含煤沉积的持续发展,盆地群连续性好,含煤沉积厚度大,如琼东南盆地、东海海域西湖凹陷,含煤沉积厚度达1km以上,这是陆上区古近纪含煤盆地所不能相比的。研究表明,海域区的聚煤盆地内大多由若干凹陷组成,为聚煤凹陷,可分为两大类,即半地堑凹陷和地堑凹陷。根据成煤盆地的水体深浅又可分为深水半地堑凹陷和浅水半地堑凹陷,地堑凹陷均为深水凹陷。盆地内表现为明显的两个聚煤带:缓坡聚煤带和陡坡聚煤带,缓坡聚煤带占绝对优势。在潮坪体系的潮上带和潮间带沼泽,利于聚煤作用的广泛发生。泥炭的堆积可能存在两种形式:原地堆积和异地堆积。由于盆地构造的频繁活动异地堆积可能是海域区聚煤盆地成煤作用的重要形式。海域区巨厚的含煤沉积为海域区煤成气成藏提供了丰厚的物质基础。又由于含煤地层埋深大,煤的变质作用程度相对较高,成为良好的烃源岩。

山西太原地区晚石炭世-早二叠世海平面升降对煤储集层非均质性的控制作用

根据山西太原地区晚石炭世-早二叠世海平面变化特征,分析、讨论海平面升降对该区上石炭统、下二叠统煤储集层非均质性的控制作用。海平面相对快速上升期间(海侵体系域)形成的煤层少且薄,分布范围小,多呈透镜状,横向连通性差,平面非均质性强,但夹矸层少、煤层灰分产率一般较低,因此层内非均质性弱。海平面相对下降期(高位体系域),尤其是晚期(高位体系域晚期),形成的煤层多且厚,分布范围广,横向连通性好,平面非均质性弱,但夹矸层较多、煤层灰分产率一般较高,层内非均质性较强。因此,海平面升降对煤储集层平面非均质性的控制作用主要表现在控制煤储集层形态以及横向连续性和连通性;对层内非均质性的控制作用主要表现在控制煤矸石夹层数和灰分产率;对层间非均质性的控制作用主要表现在控制煤储集层灰分产率、煤岩显微组分。在海陆交互相地层中,由于海平面升降引起煤层特征的变化,导致层间非均质性较强。

内陆表海聚煤盆地的层序地层分析──华北内陆表海聚煤盆地的研究进展

在华北石炭二叠纪内陆表海聚煤盆地，海侵的突发性和事件性，泥炭沼泽化的广泛性和等时性，是划分其层序内部构成单元的良好界面。研究表明，华北石炭二叠纪内陆表海聚煤盆地的层序结构为“二元结构型”，即“海侵－高位”，缺少低位体系域。海侵体系域由１～２个小层序构成，而高位体系域由小层序构成。体系域恰与小层序组对应，海侵小层序组表现为弱退积－加积型，而高位体系域则表现为弱进积－加积型。小层序为高精度的岩相古地理编图单位，它为解析层序格架和煤聚积规律提供了最可靠的依据。

港口主导下煤炭供应链上游供应商的融资决策

针对煤炭供应链上游供应商因资金不足而需借贷时采用的两种融资模式——基于供应链金融的存货质押和民间借贷,以上游供应商的收益为目标函数,以贷款方的审核时间、存货质押率和贷款利率等为决策变量,建立了两种融资模式下上游供应商的融资决策模型,计算了相应的最优融资额和最优煤炭订货量。

华北石炭、二叠系高分辨层序地层分析

通过以露头、测井曲线和岩芯观察为基础的高分辨层序地层分析，认为华北石炭、二叠系为1个大层序，时限约为310～250Ma。以早二叠世紫松期与隆林期之交的285Ma的区域性不整合面为界，分为Ms1、Ms2两个中层序。Ms1穿过了石炭、二叠系的年代地层界线（295Ma）。含煤的本溪、太原、山西组（308～275Ma）分为6个层序组（Ss1－6），包括19个层序（CSq17，PSq1-12）。通过区域性层序地层单位的对比，在生物年代地层格架的基础上，建立了更精细的等时地层格架。晚石炭世沉积仅分布在华北中部及北部，南华北缺失CSq1-7，豫西还缺失PSq1-3。层序之间的不整合面、岩石地层单位和主要煤层在大区域内都是穿时的。晚石炭世海水自东向西侵入华北北部，向西和向南超覆；紫松或海水自晋西南和苏皖北部向北入侵，为华北晚古生代的最大海侵；隆林晚期海侵较隆林早期海侵略大。太原组的主煤层在山西自南向北形成于紫松早期海平面缓慢上升过程中，内蒙古南部山西组的巨厚煤层形成于最大海侵时期，山西省山西组的主煤层自北向南形成于隆林早期，晋东南至南华北山西组的主煤层形成于栖霞早期。通过三交、柳林矿区煤相分析表明海侵体系域底部的煤层比高位体系域的煤层更富生烃潜力，是一种新的成煤模式。

含煤岩系沉积学和层序地层学研究现状和展望

在对含煤岩系沉积学研究历史进行回顾的基础上，论述了含煤岩系层序地层学方法以及海平面变化与聚煤作用的关系。注重强调分布广泛的厚煤层实际上是在基准面或海平面抬升过程中堆积的，煤层底面代表海泛面，以煤层之下的古土壤（根土岩）或沉积间断面为代表的暴露事件则把其下的进积期沉积和其上的海侵期沉积分隔开来。

深海锰结核以煤代焦还原熔炼新工艺研究

针对锰结核焦炭还原熔炼成本高、焦炭生产过程环境污染严重等问题,作者提出了锰结核以煤代焦还原熔炼新工艺,对减少锰结核冶炼环境污染、降低冶炼成本,具有积极意义。以东北太平洋中部深海锰结核为原料,对还原温度、还原时间、硅石加入量、无烟煤加入量对锰结核中Co、Ni、Cu、Fe、Mn回收率的影响进行了研究。结果表明:500 g锰结核矿样加入60 g无烟煤粉、5 g硅石粉,在1300℃下反应40 min,Co、Ni、Cu、Fe进入合金的回收率分别为99.49%、99.83%、98.59%、97.39%,Mn进入渣中的回收率为97.84%。

锂提取方法研究进展与展望

随着锂资源应用领域的拓宽,含锂矿石、含锂盐湖卤水和海水中蕴藏的锂资源已成为当前研究的重要对象。本文首先简单介绍了锂资源研究现状,然后重点总结和比较了从不同来源中提取锂的方法,其中包括:采用硫酸法从花岗伟晶岩矿石中提取锂,运用碳酸盐沉淀法、溶剂萃取法和吸附法提取盐湖卤水和海水中的锂资源。另外,笔者还对煤中伴生锂提取的前景进行了探讨,最后对上述提取方法的优缺点进行了总结。

基于贝叶斯网络的港口煤炭供应链脆弱性研究

近年来我国煤电供需不平衡的矛盾日益严重,运力瓶颈、季节周期等导致港口主导下煤炭供应链脆弱,阻碍供应链的顺畅运行甚至产生中断风险。研究利用贝叶斯网络计算物流、资金流和信息流影响下的港口煤炭供应链脆弱性,构建定量分析模型,并界定了港口主导下煤炭供应链的结构及其脆弱性的含义,对供应链上游、中游、下游三个环节的脆弱性进行分析。利用故障树分析法和贝叶斯网络模型分别对供应链短期脆弱性和长期脆弱性进行网络参数计算,并通过实证研究找出港口主导下煤炭供应链上存在的薄弱环节。研究成果为煤炭供应链上企业的运行决策提供了理论依据,对优化我国港口主导下煤炭供应链结构、促进煤电供应链发展具有重要的战略意义。

三种固体废弃物综合利用的研究

文章从环境建设的可持续发展出发 ,结合天津开发区在基础设施及园林绿化建设中面临土源紧缺的现实 ,将周边地区大量存在的海湾泥、粉煤灰、碱渣土等废弃物配制成一种新型种植基质以代替农田客土 ,并对其理化性质和对植物的适宜性进行了详细的试验研究。实验及推广结果表明海湾泥与碱渣土或粉煤灰按 3∶1比例混合最适宜 ,同时该配比基质在土壤改良和植物适宜性方面均优于滨海盐土 。

三种固体废弃物综合利用的初步研究

从环境建设的可持续发展出发 ,结合天津开发区在基础设施及园林绿化建设中面临土源紧缺以及周边地区存在大量的海湾泥、粉煤灰、碱渣土等固体废弃物的现实 ,在详细研究了3种废物的物理、化学性质的基础上探讨了用这些废物代替农田客土的可行性。实验及推广应用结果表明 ,这些废物按适当比例混合后能够形成一种可替代种植客土的新型土壤 ,这种新型土壤的最佳配比(即海湾泥与粉煤灰或碱渣土 )比例为3:1 ,同时该配比基质对植物生长的适宜性优于滨海盐土。

天津南部煤层富氧-海水地下气化模拟试验研究

为了获取天津南部地区煤层地下气化最佳工艺参数,利用O2-CO2-海(清)水作为气化剂开展了煤炭地下气化模拟试验,研究了不同富氧浓度(40%～纯氧)气化参数的函数变化规律以及海水的催化作用,并根据质量守恒定律对最佳富氧浓度下煤炭地下气化模拟试验数据进行矫正,推算出现场生产出口煤气的参数。试验结果表明:天津南部地区煤层利用海水进行地下气化的最佳富氧浓度为80%,煤气组分H2体积分数为31.38%、CO为34.4%、CH4为5.03%、热值为9.6 MJ/Nm3;富氧浓度低于80%时,生产煤气中有效组分含量及热值与富氧浓度呈正相关;富氧浓度大于80%时,随着富氧浓度增加,有效组分含量及热值均呈缓慢下降趋势;海水气化有助于提高煤气热值和有效组分的含量,与清水气化相比分别提高18.62%和6.88%。

华北晚古生代陆表海盆地海侵事件微观沉积特征及成煤探讨

采用沉积学、煤地质学、古生物学、地层学及地球化学等多技术手段,结合比较分析法的思路,分析了事件型海侵的特点和海侵事件沉积组合特征,研究发现:海侵事件沉积组合为区域对比性强、具沉积时间连续性与相序间断性的暴露沉积—煤层—灰岩组合,其关键沉积学特征是煤层底板的暴露沉积。海侵事件组合灰岩的古生化石个体小、破碎强烈等特征表现为高能量水体运动等环境,孢粉表现为低含量的单缝孢和裸子植物及高含量的三缝孢。地球化学分析表明暴露沉积为陆相环境,煤层中的微量元素表现为海相主要原因是由于泥炭沼泽覆于深水后受海水影响所致。海侵事件成煤与海侵过程成煤差异体现在两个方面:第一,盆地属性差异,即海侵事件成煤形成于陆表海盆地之中,而海侵过程成煤则形成于具有缓坡的边缘海盆地,第二,成煤原理存在着差异,海侵事件成煤强调的是成煤前海侵未发生前的碎屑体系废弃而发育大量泥炭沼泽且被后期突发性海侵终止,而海侵过程成煤则强调的是泥炭沼泽发育于滨海的活动碎屑体系并终止于后期的缓慢海平面上升。

华北石炭二叠纪海平面变化对聚煤作用的控制

根据层序地层研究 ,华北石炭二叠纪沉积建造形成于一个二级海平面变化周期内 ,其中包括 4个三级和 2 6个四级海平面变化旋回 ,而几次大的聚煤作用都发育在三级海平面下降至上升的转折时期 ,在层序地层格架中处于高位体系域的顶部。薄煤层的形成与四级海平面变化旋回相对应 ,发育于准层序的顶部。聚煤作用的发育受到海平面变化的控制 ,海平面变化提供了有机质堆积的潜在容纳空间 ,海平面升降周期的长短决定了聚煤作用持续发育的时间 ,周期性的海平面变化控制了聚煤作用的时空演化。

华北盆地南部早二叠世早期聚煤作用的成因机制

华北盆地南部早二叠世早期形成的海陆交替相含煤地层，含有多达30余层煤。这些为数众多的煤层在其形成过程中，受到海水进退和风暴潮2种动力作用的控制。频繁的海水进退，虽然多次为本区的聚煤场所提供了广阔的空间，但未能给滨海沼泽内泥炭物质的持续堆积带来足够的时间。频繁的风暴潮作用对策煤场所既有破坏性又有建设性：风暴上升流可以强烈地侵蚀滨海沼泽的泥炭层，风暴下降流又可将大量的泥炭物质携带到浅海环境再沉积；风暴上升流可以在平缓开阔的潮汐地带上建造成平行海岸线的沙脊，使沙脊靠陆一侧成为新的聚煤场所，下一次较大的风暴上升流又可荡平这些新建立起来的聚煤场所。因此本区的聚煤作用既复杂又特殊。

华北地台东部石炭系—二叠系优质煤储层形成分布控制因素

优质煤储层在此指厚度大、分布广、储集物性好的煤层。沉积相对优质煤储层的形成和分布有重要控制作用。通过浅海和泻湖淤积填平发育起来的潮坪环境和三角洲环境是最有利的优质煤储层形成环境,煤储层厚度大、分布广。沉积环境对煤储层中的灰分含量和镜质组含量有重要影响,而灰分含量和镜质组含量又直接影响煤储层的储集物性。灰分充填了煤储层中的孔隙,其含量越高,储集物性越差;镜质组有利于割理的形成,其含量越高,储集物性越好。由于在灰分含量、煤岩显微组分等方面的差异,潮坪环境沉积的煤储层的储集物性优于三角洲的煤储层,下三角洲平原沉积的煤储层优于上三角洲平原沉积的煤储层。海平面变化对优质煤储层的形成和分布也有重要控制作用。高位体系煤储层富集,单层厚度大,横向分布相当稳定,尤其是高位体系域晚期,是形成优质煤储层最有利的层位。而水进体系域煤储层稀少,单层厚度小,横向分布不稳定,不利于优质煤储层形成。