缓倾煤层采空区滑坡形成机制数值模拟研究

以贵州都匀马达岭滑坡为例,采用离散元方法,研究了缓倾煤层采空区滑坡的变形发展过程,提出了该类矿区滑坡防治建议。研究结果表明:采空区顶板塌陷导致上覆岩层弯曲-沉陷,地表产生沉降变形,同时采空区边界部位产生倾倒式拉裂,在地表形成深大拉裂;采空区上部岩体沉陷变形导致坡脚部位岩层往坡外剪切滑移;中部滑面沿变形后倾向坡外的层面和陡倾节理组合形成阶梯状滑面。滑坡形成机制可概括为由采空区顶板变形引发的阶梯状蠕滑—拉裂—剪切滑移式滑坡。缓倾煤层采空区滑坡的防治应从防止采空区顶板塌陷入手,通过回填矸石或加强顶板的永久支护来防治采空区上覆坡体的变形。     

贵州凤冈二区页岩气地质条件研究

通过对凤冈二区展开的系列页岩气野外地质调查发现,区内暗色泥页岩地层共三套,分别位于奥陶系五峰组、志留系龙马溪组及寒武系牛蹄塘组。五峰组厚度较薄,仅1～8m ;龙马溪组较厚,出露较多,但暗色泥页岩层较薄,主要位于龙马溪组底部,厚3～35 m ;牛蹄塘组仅在具合村出露,出露总厚约89.47 m ,暗色页岩厚度约60 m。对区内出露较好的龙马溪组及牛蹄塘组进行了系统采样,做了有机碳含量、有机质成熟度等105项实验分析,对目的层页岩气有机碳含量、有机质成熟度、埋藏深度等地质条件有了较全面的掌握,为下一步有利区的圈定及后续工作的开展提供了有利依据。     

生烃岩热模拟实验及其结果应用

简要介绍热模拟实验的方法,并以鄂尔多斯盆地西缘苦深1井古生界烃源岩样品为例,开展了热模拟实验,制作出苦深1井的ⅡA型和Ⅲ型烃源岩的热演化系数关系图版和有机碳恢复系数图版,并简要叙述了图版的几点应用。同时得出,热模拟试验在恢复成熟特别是过成熟生油岩的原始面貌方面是有效的。     

生物矿化材料的形成机制及模拟应用

总结近年来国内外关于生物矿化及无机仿生材料的主要研究进展。有机质在各种生物矿化材料的形成过程中起至关重要的作用，通过各种体内、体外试验。对有机质在生物矿化微结构构筑及自组装中所起的特殊指导作用进行了许多研究。生物矿化过程机理为制备具有特殊功能的仿生材料提供了新的思路。展望了生物矿化领域的未来发展方向。指出生物矿化中的自组装、反馈和模拟将为合成生物活性陶瓷、功能生物材料及非传统矿产资源利用等领域提供新的理论。     

资源型产业链的形成机理与传导机制研究

从对资源产业链的界定和发展模式的研究入手,探讨资源产业链的形成机理,提出资源产业链形成的三大动因是产品、价值和知识,强调产品链是资源产业链形成的物质表现,价值链是资源产业链形成的核心动力,知识链是资源产业链形成的关键因素,并分析了三大因素与资源产业链发展的关系.研究资源产业链的传导机制,指出资源产业获取价值增值的途径是通过产业链延长实现的价格提升,资源产业链的利益传导是通过价格机制和乘数效应实现的,价格机制和乘数原理是资源产业链的利益传导机制。     

贵州省剑河温泉水化学特征及形成机制浅析

以贵州省变质岩区典型的剑河温泉为研究对象,从温泉所在区域地质、地热地质背景入手,分析了剑河温泉的水文地球化学和氢氧同位素特征,结果表明:温泉具有断裂(裂隙)型温泉特征,温泉的不具岩浆热源,主要是靠正常的区域大地热流量来提供热和维持,补给来源为大气降水,剑补给区的高程在1050~1150m之间,热储温度约为68.3℃,地热水循环深度约2890m。温泉的形成主要受岩性及区域性断裂控制,大气降水通过断裂破碎带向下入渗、运移,并不断被加热,至革东断层后上升,在地势低洼处出露形成温泉。     

高成熟萨尔干页岩热模拟产气的地球化学特征

为进一步探讨我国高成熟页岩生气的潜力、化学组成和同位素地球化学特征,笔者对高成熟、富有机质的萨尔干页岩开展了金管生烃模拟实验.结果表明:甲烷是最主要组分,最大产率为142.1 mg/gTOC,这表明一定成熟度范围内,热成熟作用完全可以促进甲烷、乙烷等页岩气的生成,但更高的成熟度对页岩气贡献不大.无机气体CO2和H2S的产率整体小于烃类气体产率.烃类气体C1～C3稳定碳同位素随温度升高逐渐变重;CO2碳同位素不断波动伴有变轻趋势.本文引入“增长倍率”概念,发现低碳数气态烃类相比高碳数烃类在生成阶段生成的更快,在裂解阶段裂解的更慢,这与小分子气态烃可以由大分子气态烃裂解补充,而大分子气态烃来源(C6～C14)不断裂解减少有关.     

页岩气开发中环境影响评价法律机制的国外镜鉴

作为清洁、高效的非常规天然气,页岩气的开发不仅推动我国经济朝着绿色高质量方向发展,而且能够促进调整能源供需结构,缓和能源供应短缺情况。现有的环境影响评价法律机制无法满足页岩气大规模开发的需求。为了解决这一问题,本文概述了页岩气开发造成的负面影响,主要表现为水资源消耗和污染、大气污染、土壤污染、地质灾害、噪声污染等。采用文献研究法、比较研究法、定性分析法,在借鉴国外先进机制的同时,结合现实情况,从环境影响评价政策、介入时机、评价内容和深度、分类分级管理和公众参与等五个方面深入分析了我国页岩气环境影响评价的现状,针对不足提出相关建议,以完善我国页岩气环境影响评价法律机制。建议具体包括：一是完善页岩气开发法律法规和标准规范;二是组织开展战略环境影响评价或规划环境影响评价;三是加强页岩气开发环境影响评价管理;四是强化公众参与程度。     

基于煤的热衍生烃对瓦斯赋存规律研究

为研究煤矿瓦斯赋存规律,以新安煤矿为研究对象,先对二1煤进行热模拟生烃实验,求得C1在不同温度条件下的气体产量和Easy Ro值,了解到不同烃产物在不同温度时的峰值,再对二1煤生烃量和生烃潜量进行计算,求得生烃潜量分布规律,最后了解到生烃量对瓦斯赋存的影响跟埋深相关性很大。利用生烃潜量法对瓦斯赋存规律进行研究是一个新的思路和方法,具有一定的推广前景。     

采空区上覆滑坡形成机制分析

以山西省喂马滑坡为例,采用有限元方法,研究了采空区上覆岩质滑坡的形成机制。研究结果表明:采空区的破坏是喂马滑坡形成的主要诱因,后期降雨促进了滑坡的发展;喂马滑坡的形成机制为由采空区顶板变形引发的塌落-拉裂-剪切滑移式滑坡,其致灾过程可分为4个阶段:斜坡后缘拉裂阶段、蠕滑拉裂-剪切变形阶段、滑面贯通阶段、整体破坏阶段。     

页岩气碳同位素倒转：机理与应用

碳同位素倒转是北美某些页岩气的典型特征,对比现有数据可将其分为两类：一是部分倒转,表现为δ 13C1>δ 13C2<δ 13C3;二是完全倒转,表现为δ 13C1>δ 13C2>δ 13C3。目前对页岩气碳同位素倒转机制的认识主要有：① 干酪根热降解气和原油热裂解气的混合;② 页岩中残余有机质同其他物质（如金属和/或水）的相互反应;③ 扩散和吸附/解吸过程中的同位素分馏。碳同位素倒转往往与页岩储层的超压及页岩气高产有关,因此,可应用于指示页岩气富集区。     

页岩气开采机理研究进展

美国页岩气开采历程表明准确认识页岩气开采机理是页岩气得以成功开采的关键,文章深入分析了页岩气开采机理中储层概念化物理模型、页岩气开采理论模型、页岩气开采模拟技术的国内外研究进展,得出以下结论:①我国页岩气开采机理的正确认识必须首先建立适合中国页岩气储层岩石微观结构的物理模型;②中国含气页岩储层埋深较大,其所处的应力环境较为复杂,页岩气储层岩石的孔隙度和渗透率随地应力变化均发生变化,中国页岩气开采机理的研究必须考虑地应力的影响;③需结合中国含气页岩储层的实际情况,基于适合中国页岩气开采机理的理论模型,发展相应页岩气开采的数值模拟技术。     

四川盆地低熟沥青生气模拟研究

通过四川盆地低成熟沥青热解实验,分析了气体产物组分、产率和碳同位素组成及变化特征。结果表明,四川盆地古生界低成熟沥青产出烃类气体的能力较高,是一种重要的生气有机质母质;生成的非烃气体总体上具有高氮气、低二氧化碳含量的特点;不同碳数烃类气体之间具有δ 13C1＜δ 13C2＜δ 13C3的特征。探讨了模拟结果对页岩气成因和聚集成藏研究的意义。模拟页岩气具有低干燥系数和较轻碳同位素分布特征,可能指示地质条件下页岩气有效聚集的良好封闭条件;高含量N2可能是指示页岩气成因和成藏研究的潜在指标;利用甲烷碳同位素进行油气（包括页岩气）成因判识需要注意气体地质保存条件对同位素分馏作用的影响。     

城口地区页岩含气特征及影响因素研究（增刊）

重庆城口地区地处大巴山弧形构造带,经历过多期构造运动,地质条件复杂,区内早寒武世水井沱期沉积的一套浅海深水陆棚相页岩。本文通过对位于北大巴山的重庆城口地区水井沱组页岩气生烃条件,储集条件、保存条件分析研究,结合区域钻井岩心样品现场解吸及等温吸附含气特征,分析该区域页岩吸附气量与Toc、伊/蒙混层等指标相关性,综合总结复杂地区页岩含气特征影响因素及影响机理,为区域页岩气规模化勘探开发提供地质参考。     

川南龙马溪组笔石类生物与页岩气成因相关性研究

为探讨下古生界页岩笔石类生物与页岩气生烃母质的相关性,采用埋藏学与微区结构分析相结合的手段,对川南地区龙马溪组笔石化石的宏观保存特征、微区结构及围岩组分进行了综合分析.结果表明:笔石作为宏观上唯一可识别的大化石类型,其保存方式多为无序的叠加式或聚集式,化石多样性不高且单层丰度变化较大,疑为主要的页岩气烃源母质.笔石硬体扫描电镜扣背散射电镜观察显示,碳元素是其硬体的唯一残留组分,尤其是轴部或管胞部;化石的围岩基本上由黏土矿物组成,未见生物体构成元素的显示;页岩样品有机质丰度恢复结果,与油浸光下笔石体丰度基本相当,间接说明了研究区龙马溪组页岩气生成与笔石化石可能存在有某种成因上的联系.     

煤层吸附气的全解吸过程及组分与碳同位素变化:基于热模拟实验结果

解吸法是测试煤层含气量、评价煤层气地球化学特征的常用方法,但由于存在一定数量的损失气,使得对煤层气的全解吸过程了解甚少,也难以评估损失气拟合计算的可靠性。利用自主研发的煤层气/页岩气生成与解吸实验装置,对一块煤岩样品(Ro=0. 84%)进行了模拟(模拟后样品Ro=1. 80%),精确测定了在设定条件下的损失气、解吸气与残留气的数量、成分与甲烷碳同位素,对比研究了USBM直线法和多项式回归法对损失气拟合计算的制约条件与可靠性,探讨了煤层气解吸过程中成分与甲烷碳同位素分馏的机理。结果表明:损失时间是影响损失气量估算结果可靠性的关键,当损失时间较短(0. 25 h),USBM直线法与多项式法估算的均损失气量较接近真实值;相比之下,多项式法的结果更为可靠。样品气体解吸过程存在成分与甲烷碳同位素分馏,表现为:气体干燥系数(C_1/C_(1-3))总体降低,甲烷碳同位素(δ~(13)C_1)逐渐变重。样品广泛发育纳米孔隙结构,在气体解吸过程中存在的解吸-扩散-运移分馏是导致气体组分和甲烷碳同位素分馏的重要原因。     

页岩有机质特征对甲烷吸附的影响

对四川盆地志留系龙马溪组页岩样品在压力15 MPa、温度分别为35,50和65 ℃条件下,进行一系列甲烷等温吸附线实验,结合美国相关盆地样品的吸附实验结果,探讨有机质特征对页岩气体吸附性的影响。结果表明：龙马溪组页岩在不同类型干酪根ln K-1/T图解中位于Ⅱ型干酪根趋势线附近,但每吨岩石Langmuir最大吸附量只占美国3种典型干酪根类型的Langmuir最大吸附量的30%左右。龙马溪组页岩的吸附热和标准吸附熵分别为19.8~25.4 kJ/mol和-94.0～-111.1 J /(mol·K),与Ⅱ型或Ⅲ型干酪根对甲烷的吸附很接近,远大于黏土矿物对甲烷的吸附,揭示了有机质是重要的吸附介质。值得注意的是龙马溪组页岩每吨有机质最大吸附量比美国3种典型干酪根类型的Langmuir最大吸附量明显要大,这可能与高热演化条件下泥岩的孔隙结构密切相关,这一点在后续研究中要予以重视。     

胜利褐煤热解过程中结构演变及气体生成机理分析

褐煤的热解反应是褐煤利用的重要研究方向之一。为了分析褐煤热解过程中结构演变及气体生成机理,首先将胜利褐煤（SL）在固定床上进行热解制焦,利用800 ℃时SL热解气体生成速率曲线选取半焦终温,同时用气相色谱在线检测其所生成的热解气;其次结合煤焦傅里叶变换红外光谱（FT-IR）的表征进行分析,将半焦的FT-IR分峰拟合计算;最后将计算参数结合热解气生成规律,提出了热解升温过程中各反应阶段生成气体机理和气体生成过程中煤体结构的演变规律。结果表明,SL具有羟基、脂肪烃、芳环、羰基、醚键等丰富的官能团,热解温度低于350 ℃,胜利褐煤中主要官能团未发生明显变化;350~450 ℃,脂肪族侧链含氧官能团分解,热解温度450 ℃比350 ℃时煤焦中C〖CDS1〗O相对含量（C1）降低78%;560~800 ℃,热解反应主要以芳香烷基侧链含氧官能团裂解为主,热解温度800 ℃时煤焦中C-O相对含量（C2）比560 ℃时降低27%;热解温度710~800 ℃时,煤热解以缩聚反应为主,热解温度800 ℃煤焦中芳香稠和度（D2）比710 ℃时升高65%。对4种热解气生成过程进行研究分析,CO2主要来源于中低温区煤中不同结构的羧基官能团分解;高温区生成CO,来源于煤中酚类、醚类、含氧杂环等结构的分解;CH4主要由芳环侧链的甲基、亚甲基或连接芳环结构亚甲基的分解;高温区产生的约60%H2主要来自于煤中芳香结构的缩聚反应。     

浅议天然气、煤层气、页岩气成藏特征及勘探开发

煤层气和页岩气是非常重要的非常规天然气藏。天然气、煤层气、页岩气三者在成藏特征、成藏机理和勘探开发上既有相似性又有差异性。对比分析表明,常规天然气藏需要有生、储、盖的合理组合,勘探开发技术成熟,工艺较简单,生产周期一般较段;煤层气、页岩气气藏表现为自生、自储、自保的特征,煤层气藏为吸附成藏机理,页岩气藏自身构成了从吸附聚集、膨胀造隙富集到活塞式推进或置换式运移的机理。煤层气勘探开发较常规页岩气复杂,初期产量低,但生产周期长;页岩气主要采用水平井和压裂技术开采,开采周期最长。     

中国南方海相页岩气与华北煤系页岩气储层特征差异

我国海相页岩气的勘探开发已经取得了一定的进展,相比之下,煤系页岩气研究成果较少,本文以贵州凤冈区的海相页岩和沁水盆地的煤系页岩为例,通过干酪根类型、总有机碳含量、矿物组成、孔隙等四方面进行储层特性对比,分析海相页岩气储层和煤系页岩气储层差异,查明不同沉积环境下页岩气储层特点,为煤系页岩气的进一步勘探开发奠定基础。结果表明两者既有相似又有所区别：海相页岩和煤系页岩干酪根类型存在明显差异,前者以Ⅰ型、Ⅱ型为主,后者主要为Ⅲ型干酪根;海相页岩较煤系页岩总有机碳含量和脆性矿物含量高;两者均发育有机质孔,且以中孔(2~50nm)为主,低温氮气吸附曲线都为Ⅳ型,但海相页岩孔隙比表面积较高。加之煤系页岩单层厚度薄,连续性差,因此对煤系煤岩的勘探开发不能完全照搬海相页岩的开发模式,可以考虑与煤层气致密砂岩气一起勘探开发,提高资源利用率,实现经济开采。