沁水盆地中南部煤层气聚散史模拟研究

利用计算机模拟系统对沁水盆地中南部煤层气的聚散演化史进行了定量模拟研究。结果表明，模拟区煤层气聚散史可分为4个演化阶段，即煤层气聚集作用微弱的第1，2阶段、各种演化作用发育且聚集作用强烈的第3阶段以散失作用为主的第4阶段。区内地史中煤层气聚散演化作用强烈的部位及其聚集相对较强。模拟区南部和北部的中区是煤层气聚集的有利地区。     

控制平顶山矿区煤层气赋存的构造与热演化史

在一定条件下,构造演化史和有机质热演化史,控制着煤层气的生成、富集和保存特征。在其它控制气地质因素相似的前提下,有效生气阶段和有效阶段生气率控制着煤层含气量的高低。通过分析平顶山矿区的构造特征及演化史,恢复了主要煤层上覆地层原始厚度,对煤层热演化史进行了模拟,进而确定了煤层的有效生气阶段。     

控制平顶山矿区煤层气赋存的构造与热演化史

在一定条件下,构造演化和有机质热演化史,控制着煤层气的生成、富集和保存特征.在其它控气地质因素相似的前提下,有效生气阶段和有效阶段生气率控制着煤层含气量的高低.通过分析平顶山矿区构造特征及演化史,恢复了主要煤层上覆地层原始厚度,对煤层热演化史进行了模拟,进而确定了煤层的有效生气阶段.     

煤层气生成及含气量控制因素

利用EASY%Ro数值模拟法,对峰峰东部矿区2号煤煤层热演化史进行模拟及恢复,探讨了峰峰东部矿区2号煤煤层气的生成和演化特点,认为峰峰东部矿区受构造运动及岩浆活动的影响,经历二次生气阶段,早期以区域深成变质作用为主,煤中有机质在深成变质作用下发生一次生气;晚期受岩浆活动的影响,促使该区的煤层进一步变质及煤层气第二次生成。在此基础上分析了研究区含气性及含气性的主要控制因素,包括煤储层顶底板岩性、分布特征、地质构造、岩浆侵入及水文地质条件等引起本区煤层甲烷含量在平面及剖面上分布的不均一性。     

热解煤成甲烷碳同位素演化及其动力学研究

采用高温高压封闭体系和不同升温速率的实验条件,选用具有不同显微组成和演化程度的煤岩及原始成煤物质泥炭进行了热模拟实验,研究了热解煤层气甲烷碳同位素的演化和沁水盆地煤层气碳同位素动力学特征,发现热解煤层气甲烷碳同位素组成及演化与煤岩的性质和煤化程度、源岩初始演化程度、升温速率等因素密切相关,提出了热解煤层气甲烷碳同位素组成与lg(Ro)之间的关系式,确定了沁水盆地上古生界煤岩生成的甲烷碳同位素演化史及煤层气成因.结果表明:煤岩的初始演化程度低、壳质组含量高、升温速率高的条件下,形成的煤层气碳同位素组成比较轻.样品在不同升温速率形成的热解煤层气甲烷碳同位素组成与lg(Ro)具有良好的正相关关系.沁水盆地上古生界煤岩生成的甲烷碳同位素演化史是随着煤岩的埋藏史,阳城地区太原组、山西组和泥炭热解煤层气甲烷碳同位素基本保持了持续变重的趋势,并且在早白垩世(K1)末都达到最重,之后甲烷碳同位素基本保持不变.首次对成煤物质泥炭进行了碳同位素动力学实验模拟,与煤岩的碳同位素动力学特征进行了对比,表明了泥炭比煤岩具有更轻的碳同位素.将沁水盆地阳城地区二叠系自然煤层气样品的甲烷碳同位素组成与碳同位素动力学研究获得的资料比较研究发现,阳城地区煤层气甲烷碳同位素组成与K1演化至今的煤层气甲烷碳同位素值相近,反映了阳城地区煤层气具有"阶段聚气"的特征.从而反映了甲烷碳同位素动力学是研究煤层气成因的有效方法.     

白额地区2~#煤层气藏成藏控制因素分析

在分析白额地区2^#煤储层空间发育特征、储层物性特征、含气量分布特征及区域构造背景的基础上,对煤层气成藏控制因素进行分析。结果表明：构造演化史直接控制着煤储层埋藏史及生烃史,是煤层气成藏主控因素;地下水水动力特征和围岩封闭特征决定了煤层气藏的保存条件,是煤层气成藏的关键;综合以上特征,可以得出2#煤煤层气藏为单斜-水动力封堵型煤层气藏。     

白额地区2#煤层气藏成藏控制因素分析

在分析白额地区2^#煤储层空间发育特征、储层物性特征、含气量分布特征及区域构造背景的基础上,对煤层气成藏控制因素进行分析。结果表明:构造演化史直接控制着煤储层埋藏史及生烃史,是煤层气成藏主控因素;地下水水动力特征和围岩封闭特征决定了煤层气藏的保存条件,是煤层气成藏的关键;综合以上特征,可以得出2^#煤煤层气藏为单斜-水动力封堵型煤层气藏。     

聚气系统天然气资源计算方法

为了实现对天然气资源量的定量模拟，提出“聚气系统”的概念，并利用盆地模拟技术建立了聚气系统天然气资源量动态模拟模型。聚气系统是包含一个聚气区和若干与其相关供气区的天然气生、运、聚、散的自然系统。所建立的天然气资源量模拟模型包括了地史、热史、生排 烃史和天然气聚史，考虑了天然气支聚过程中的溶解作用、扩散作用和断层散失作用。利用此模型算得西部某盆地某聚气 系统各聚气单元天然气资源量演化史。     

热采煤层气藏过程煤层气运移规律的数值模拟

为得到注热开采煤层气藏过程中煤层气的流动规律,以前人实验成果为依据,结合传热学、热力学、弹性力学、渗流力学等相关理论,建立了热采煤层气藏过程中的煤层气热-固-流耦合数学模型,给出了模型中各物理场方程的弱解形式,利用有限元软件进行了单井筒热采煤层气流动规律的数值模拟,分别得出注热10 d、开采100 d后煤层温度场、应力场和气体渗流场变化规律.数值模拟结果显示,向煤层注热后,气体压力较未注热下降幅度增加,井筒气产量在开井初始阶段较未注热增量明显,一定时间后增幅减缓.由模拟结果可以得出,在开采初始阶段,气体吸热后从煤基质内表面解吸能力增强,裂缝内气体浓度增加,渗流能力增强,煤层气井筒产量增加;同时随气体的不断产出,煤层有效应力的增加和温度的降低导致煤层渗透率及孔隙度的减小,造成井筒气体产量减缓.     

宿南地区构造控气作用

宿南地区是淮北地区重要的产煤地．亦是煤层气研究的重点区域．构造因素直接或间接控制着含煤地层形成乃至煤层气生产和聚集．由此出发,具体分析了宿南地区的断裂、褶皱构造的控气作用,指出在煤层埋深 ８００—１２００ ｍ的深度范围内是煤层气勘探的有利地带．     

荥巩煤田谷山井田构造演化与煤层气含量的关系

煤层气含量及其控制因素的研究是煤矿瓦斯灾害预测和煤层气的可开发性评价的基础.根据勘探和建井阶段的资料,荥巩煤田谷山井田东部山西组二1煤埋深200m以下的区域,煤层气含量与井田构造演化有着密切的关系.印支期(T末)在正常地温梯度下发生第一次生烃和燕山期(J3-K1)在异常热事件作用下发生了第二次生烃,奠定了高含气量的基础.但由于燕山期煤体所受温度极高(300℃),煤的理论吸附量不超过 15m3/t.K2到喜山早期,随南部嵩山不断隆起,浅部煤层中的煤层气在地下水作用下向深部运移,在滞留区煤层内聚集.这一时期构造决定的地下水动力条件控制着煤层气的运移富集.第三纪晚期形成的滑动构造使煤体破坏严重,储层渗透性降低,沿滑动构造面形成的糜棱岩带增加了煤的吸附能力,阻止了煤层气的扩散,并可能存在动力变质引起的生烃,对含气量进行补充.     

基于灰色预测模型的煤层气储层产气量动态变化预测研究

以沁水盆地某研究区的排采资料为基础,围绕煤层气储层产气量动态变化预测技术开展研究.煤层气开采过程是一个非常复杂的系统,其产气量受煤层气储层自身特性和排采制度等多种因素的影响,是各种影响因素综合作用的结果,是开采过程中系统内在变化的反映.可以通过研究煤层气产量的历史数据,挖掘产气量随时间变化的内在规律,并对未来的产气量进行预测.基于煤层气储层产气量的历史数据,通过建立灰色预测模型预测煤层气储层产气量的动态变化,并通过实际产气量数据验证,对于产量波动小、峰值明显、稳产时间长的煤层气储层,灰色预测模型在对产气量进入递减阶段的动态变化进行预测时效果较好.     

沉积盆地热演化史研究方法与叠合盆地热演化史恢复研究进展

沉积盆地构造热事件的研究是盆地热演化史研究的热点及前缘领域。介绍了低温热年代学方法、古温标法及地球动力学模型方法研究中的新进展。叠合盆地构造热演化史恢复是热演化史研究的前缘领域及难点,低温热年代学测年技术已成为叠合盆地构造热演化史恢复的重要方法。中国普遍发育叠合盆地,叠合盆地古地温场经历的后期叠加改造普遍存在,叠合盆地的后期盆地对前期盆地的古地温场信息有抹去或掩盖作用。从叠合盆地叠加与改造对古地温场产生影响的角度出发,根据叠合盆地不同演化阶段地温场信息记录、保持及后期叠加改造情况的不同,结合多种古地温研究方法,以正确的地质模型及大量的实际地质资料为约束,提出分演化阶段真实恢复叠合盆地热演化史的新思路及方法。     

沁水盆地南部煤层气藏特征

以油气、煤田和煤层气勘探阶段积累的资料为基础,系统探讨了沁南煤层气藏的特征.通过对气藏静态特征(包括煤层空间几何形态、煤层气成分和含量、储层物性、吸附特征、储层压力及封闭条件)和动态过程(包括煤层气形成、运移和聚集)的分析,指出晚古生代的煤层在经历了印支期和燕山期两次煤化作用生成的煤层气,在喜马拉雅期遭受了严重的调整与改造后逐渐形成现今的沁南煤层气藏.直接控制该煤层气藏中煤层气富集程度的因素为顶底板与边界断层.目前的高产煤层气井基本上都位于地下水滞流区.     

层间距对双层煤层气藏合采解吸影响实验

为了探究层间距对双层煤层气藏合采解吸的影响,利用自主设计的双层煤层气藏合采模拟实验装置,开展了层间距为初始模拟变量的双层煤层气藏合采解吸模拟实验,模拟层间距为50,60,70,80,90和100 m,分析了各模拟层压力变化规律,以及层间距对双层合采模拟解吸层间干扰的影响.结果表明:多层煤层气藏合采时,各储层处的液面压力受层间距的影响存在一定的差距,各储层的实际生产压差也不尽相同,从而导致各储层的见气时间也不一定相同;双层合采模拟解吸过程中,各模拟层受干扰程度均是0～10 min时间内最强,之后随着解吸的进行逐渐减弱;当层间距为初始变量,初次同时产气时的双层合采模拟解吸实验过程中的层间干扰程度,是初次同时产气时的储层压差、储层处的液面压力差以及各储层实际生产压差的差共同作用的结果.     

山西煤盆地热演化与生气作用研究

根据山西煤田实际资料，建立了推算山西煤盆地最高古地温的数学模式，探讨了区内热演化史，提出了山西煤盆地于成煤期后，曾有两次大的热演化过程，一为印支期，主要是快速沉降堆积增温阶段；一为燕山期，主要表现为岩浆区域热叠加增温现象，煤层气相应出现两个生成高峰期。     

煤层气热-流-固耦合渗流的数学模型

在煤层气的开采过程中，煤体变形与流体流动是相互耦合作用的。由于甲烷气的解吸热效应，煤层气的渗流又是一个非等温过程，因此对渗流场、变形场及温度场耦合作用下煤层气的渗流规律进行研究具有重要的意义。本文综合利用流体力学、岩石力学和传热学理论，给出了考虑温度场、流体渗流场和变形场作用下的水－煤层气两相流体渗流理论，并给出其耦合求解的方法，通过数值模拟的方法，研究了温度铲应对煤层气开发的影响。     

煤储层流固耦合渗流的数学模型

在煤层气的开采过程中, 煤体的变形与其中流体的流动是相互耦合作用的, 并且煤层气—水两相渗流是普遍现象． 因此对煤层气 水两相流固耦合渗流规律进行研究具有重要的意义． 本文假设煤体变形为弹塑性小变形, 根据弹塑性理论建立其变形方程． 根据达西定律, 给出煤层气 水两相渗流方程, 耦合关系式用实验方法给出． 本文所建立的流固耦合数学模型为进行煤层气开采的计算机模拟打下了理论基础．     

淮北地区煤储层物性及煤层气勘探前景

研究了淮北地区地物构造演化及控气特征,结果认为：淮北地区印支期以来的构造演化对煤储层物性控制作用十分显著,以EW向的宿北断裂为界,北部地区煤层气勘探前景不佳,南部地区的东部,煤层的展布受褶皱形态的控制。在宿面向斜和南坪向斜中,煤层埋深、煤体结构、含气性、含气量和渗透率等储层物性均有利于煤层气的运移、聚集和保存,具有较好的煤层气勘探前景;临涣矿区强变形构造煤发育,煤体结构复杂,基本无勘探前景;涡阳矿区正断层发育,煤层气含量相对较小,但渗透性较好,值得进一步深入研究。     

丝织物穿着舒适性研究——风速和透气性与热湿移动的关系

应用模拟装置,就风速和丝绸面料的透气性对热湿移动特性的影响进行了分析研究.结果表明,风速和透气性对热湿移动有明显影响,风速愈大,干、湿热散失愈多;透气阻抗R>0.25(kpa.s/m)时,透气性对干热散失几乎无影响,对湿热散失有一定的影响;R<0.25(kpa.s/m),对干热散失和湿热散失都有明显影响.实验结果还表明了真丝面料的湿热散失量明显地高于棉、毛、麻、涤纶和锦纶面料,热湿舒适性较好.