重庆地区页岩气产业发展现状及对策建议

页岩气开发战略对解决我国能源短缺、优化能源结构、缓解减排压力、实现绿色发展具有重要的现实意义。重庆地区页岩气资源量丰富,位列全国第三,为我国页岩气开发的主战场。本文梳理了重庆地区页岩气勘探区块的研究进展,并指出重庆地区页岩气产业化过程中存在资源家底不清、"面上开花"困难、扶持政策不完善、环境压力大、天然气定价机制不合理、技术服务市场不够完善等问题,针对目前存在的一些问题,提出了一系列的对策建议,如加大投入力度;推进涪陵页岩气示范区的建设;明确政策扶持方向;构建环境评价指标,加强环境监管;探索降成本新思路;培育技术服务市场等。     

不同煤体结构煤的吸附性能及其孔隙结构特征

煤的吸附能力是决定煤层含气量的重要参数。采用沁水盆地东南部赵庄井田二叠系山西组3号煤4个不同煤体结构的高煤阶煤样,通过等温吸附试验分析了不同煤体结构煤样在不同温度和压力下的吸附性能;同时对不同煤体结构煤样进行了低温液氮吸附实验,分析了不同煤体结构煤的孔隙结构特征,从煤体孔隙结构层面分析了不同煤体结构煤的吸附控制机理。结果表明：煤样升压吸附符合Langmuir等温吸附方程,饱和吸附量随煤体破坏程度的增加而增高,随着温度的增高而降低。随着煤体破坏程度的增高,孔容和比表面积也相应增大,孔容主要由中孔贡献,比表面积主要由微孔贡献,糜棱煤的孔容和比表面积在不同孔径阶段均最大,其次为碎粒煤、碎裂煤和原生结构煤;低温液氮吸附实验结果与等温吸附试验反映一致规律,这些说明,在同一地质条件下,煤体结构破坏越严重的地区煤层含气量越高。     

矿井瞬变电磁矩形回线源瞬变电磁响应研究

为研究均匀全空间介质中任意点（除发射框边）处矩形回线源瞬变电磁响应,从全空间磁偶极子的切向电场和水平圆形回线发射框中心磁场出发,采用互易原理和积分法推导了全空间任意点处的瞬变响应。通过对全空间瞬变场磁场Bz及其时间导数?Bz/?t的核函数Y(ω)和Y’(ω)特征的研究,将全程瞬变响应分为早期、中期和晚期。Y(ω)的早期和晚期阶段,其内层误差函数采用渐近展开式,外层积分采用直接多项式积分;中期阶段,内层误差函数采用有理契比雪夫展开式,外层积分采用龙贝格积分。Y’(ω)的晚期和非对角区域的早期采用误差函数渐近展开式;Y’(ω)的中期和对角区域的早期采用龙贝格积分。采用理论模型计算验证了公式的精度。结果表明,该算法求取的数值解,其Bz核函数Y(ω)的相对误差可以控制在1×10-6%以内;而?Bz/?t的核函数Y’(ω)的相对误差可以控制在1×10-4%以内。早期阶段,Bz和?Bz/?t在发射框内部的极值中心沿着与短边呈45°夹角方向向发射框内部移动,并且短边处的两个极值中心先行合并,然后再沿长边方向合并;?Bz/?t极值向发射框内部和发射框外部移动的速度大于Bz相应的移动速度。     

注CO2与煤中矿物反应渗透率变化规律

以晋城矿区寺河井田为研究对象,借助扫描电镜和X射线衍射仪得出煤中矿物成分和充填方式;基于煤储层几何模型结合渗流理论,构建了煤体原始渗透率和矿物溶解后渗透率变化的数学模型;在对寺河矿孔径分布、不同矿物溶解度测试基础上,探讨了注CO2后与煤中不同矿物反应渗透率的变化规律。研究结果表明：煤中矿物主要为黏土和碳酸盐矿物;煤中矿物主要以薄膜状附着和完全或半充填于煤层裂隙2种充填方式存在;不同矿物溶解、沉淀时间差异性导致注CO2后煤储层渗透率呈现先增加后减小趋势;在矿物含量相同条件下,在大孔径孔裂隙中附着或充填的矿物含量越高,矿物溶解后煤储层渗透率增加越多。煤层注CO2后煤层渗透率变化实验测试一定程度上验证了数学模型的可靠性。     

基于连续小波变换的地下储存CO2泄漏高光谱遥感监测

为尝试应用高光谱遥感监测地表植被变化而间接探测CO2轻微泄漏信息。试验于2008年5-9月在英国诺丁汉大学Sutton Bonington校区完成(52.8°N,1.2°W),以多年生黑麦草（cv Long Ley）为研究对象,测量了6次黑麦草冠层光谱,利用连续小波变换对其冠层光谱进行处理分析,寻找对CO2泄漏胁迫较为敏感的波段,从而实现CO2泄漏信息的识别。研究结果表明：随着CO2胁迫程度增大,黑麦草冠层光谱小波系数在680~760 nm范围内逐渐增大（负值）,在其他区域无明显变化;而在720~745 nm范围内黑麦草冠层光谱小波系数能量总和逐渐减小。黑麦草小波系数能量总和最大值波段位于725 nm附近,且725 nm处小波系数能量总和可以在整个生育期识别CO2泄漏胁迫下的黑麦草。因此,可以通过高光谱遥感监测地表植被而间接探测地下储存CO2轻微泄漏点,结果可为将来利用机载或星载高光谱遥感监测地下封存CO2泄漏点提供参考。     

注浆改造工艺在界沟煤矿底板改造中的应用

根据界沟煤矿10#煤层1011工作面底板的富水情况,结合物探和钻探资料,分析认为注浆改造改造是1011工作面底板改造较合理的方案。基于现场的实际资料,套管深度设计为16m,钻孔深度为煤层底板下56m,注浆终压为5.5MPa,扩散半径为30m,布置了8个钻场87个注浆孔和18个检查孔,运用孔口压盖式注浆法,以单液水泥浆为主直接对含水层进行大量注浆。注浆改造后,运用检查孔检查了注浆质量,检查结果为注浆孔的水量由注浆前每个注浆孔的水量>30m3/h到注浆后每个检查孔水量<2.5m3/h,表明浆液有效地填充了底板的断层和裂隙,达到了改造底板的效果。     

煤层气选区评价方法探讨——以准噶尔盆地南缘为例

煤层气选区评价历来是煤层气勘探的一个重要环节,其中评价方法的选择关系到能否准确命中目标靶区,近年来的选区评价方法从定性评价逐渐发展为定量评价。以准噶尔盆地南缘为评价区,从定性—半定量—定量评价的思路方法着手,首先选取了典型的5种评价方法,系统地论述了其在煤层气评价选区中的利弊,发现定性评价方法仍有着其广泛运用的空间,虽然现有的定量评价方法进一步降低了主观因素影响,但这5种评价方法均不同程度地存在着主观性、经验性判断。在对这5种方法进行异同点总结的基础之上,笔者进一步引进了主成分分析法这一定量评价方法,避免了主观因素影响,优选出四工河—大黄山区段为有利区段,与前述5种方法结果相同,表明主成分分析法运用于煤层气选区评价是合理可靠的,完全避免了主观因素的影响成为其选区评价的最大优点。在综合分析了各评价方法的优缺点之后,提倡运用初步定性判断—定量评价研究—定性评价验证的思路来进行煤层气的选区评价。     

陆相盆地古气候变化与环境演化、聚煤作用

为了揭示陆相盆地古气候变化与沉积环境、聚煤作用耦合关系,应用同位素地球化学、煤岩学等理论和方法,进行了柴北缘中侏罗统大煤沟组上段(巴柔期)主采煤层煤岩组分、有机碳同位素组成(δ13CO)及其古气候意义研究。研究煤层(7号和F煤层)δ13CO值平均为-23.9‰,分别变化在-26.7‰~-21.6‰和-25.6‰~-22.9‰。根据沼泽、陆源碎屑体系交替演化特征和煤层有机碳δ13CO值变化规律,将大煤沟组上段划分为8个阶段并对应于1个长周期旋回(C1)和3个短周期旋回(C2)。认为低变质煤δ13CO值在反映古大气CO2同位素组成及其含量变化的同时,还记录了聚煤期(植物生长至泥炭化阶段末)古气候(温度和湿度)的变化:湿暖古气候有利于成煤植物对碳同位素分馏及贫13C腐殖质(镜质组前身)的形成,煤δ13CO值降低;干热古气候不利于植物对碳同位素的分馏,但有利于富集13C的惰质组(丝质体)形成,进而引起煤δ13CO值升高。从煤层δ13CO值所反映的气候变化与陆源碎屑体系废弃、复活及聚煤发生、终止关系角度提出了陆相盆地古气候与沉积环境、聚煤作用关系模型,指出在盆地构造活动、基底沉降较稳定和均匀的煤系沉积过程中,气候变化通过盆地和流域内径流深度(年平均降雨量减去年平均蒸发量)和植被发育演化控制了绝对湖平面变化、沉积物的产生和搬运(供给)速率,进而引起盆地内沼泽、陆源碎屑两种矛盾体系的交替与演化。     

三维激光扫描技术对接种菌根植株形态的影响规律

三维激光扫描技术建立的植物三维立体模型,可精确、全面、原位地反映植物形态特征,对于揭示接菌植物的微观形态特性具有比传统测量方法更明显的优势。以玉米为供试材料,在低磷条件下(20 mg/kg),设置接种菌根与对照两个处理,研究三维激光扫描技术对接种丛枝菌根真菌的植株形态特征在不同生长期的动态变化规律,分析比较不同处理的植株侵染率、菌丝密度、土壤酸性磷酸酶活性和土壤有效磷等理化指标及玉米形态特征的变化。研究结果表明,在低磷条件下丛枝菌根在30 d时侵染率已经达到82%,菌丝密度增加,酸性磷酸酶活性增强。在生长到30 d的时候,接菌组的株高、冠幅分别比对照组提高52%,47%,生长到60 d时接菌组茎杆横截面积为对照组的124%,玉米活叶面积、叶宽、叶片垂高等都得到提高,并且随着生长期延长接菌和对照处理的差异增大。以曲率半径表示叶片弯曲程度,在生长到60 d时接菌组曲率半径比对照组增加46.5%,接种丛枝菌根真菌促使叶片更加坚挺。     

基于地表移动矢量的概率积分法参数反演方法

为解决概率积分法参数反演时计算不稳定、初值依赖、优化指标难以选取、非矩形工作面,多工作面影响下难以反演的问题,提出采用地表空间移动矢量反演概率积分法参数的遗传算法模型。该模型采用地表移动矢量的误差平方和最小作为计算指标,以遗传算法作为参数优化的核心算法进行概率积分法参数反演。用空间移动矢量指标可以解决分别采用下沉、水平移动监测值反演结果不相同、精度难以估算的难题。矢量反演模型对观测站设置没有特别严格的要求,降低了设站不当引起的计算误差。为解决遗传算法多次计算结果不同的问题,建立了组合预测计算方法,依据中误差加权均值得到唯一的计算结果。基于矢量移动值的反演模型,避免了传统计算方法的多个缺陷,计算效率高、易于与已有开采沉陷预计程序结合,为解决非矩形、多工作面地表移动观测站参数反演的工程应用问题提供了新的解决思路和计算方法。