碳中和地质技术及其煤炭低碳化应用前瞻

概述了碳中和地质技术的形成背景及其在碳中和知识体系中的定位,提出了碳中和地质技术的概念和内涵,评述了关键碳中和地质技术的国内外进展,分析讨论和前瞻了碳中和地质技术在煤炭低碳化开发利用进程中的重要应用方向、应用模式和发展前景。已有研究工作表明：作为碳中和知识体系的碳中和科学与工程交叉学科正在形成,在地球科学基本背景上碳中和相关学科群交叉融通形成了当前碳中和科学与工程主要研究领域和技术发展方向,碳中和地质技术是碳中和科学与工程交叉学科的重要组成部分,也是实现碳中和目标的关键技术;二氧化碳捕集利用与封存技术、生态地质与碳增汇技术、煤层中甲烷减排与资源化开发利用技术、化石能源低碳化开发利用地质技术、地热资源高效勘查与开发技术、新能源高效安全开发利用地质保障技术、矿化固碳地质技术和地球工程等构成了碳中和地质技术的当前核心内涵;以CCUS（Carbon Capture, Utilization and Storage,碳捕集、利用与封存）大规模集群化部署与全流程技术、煤层甲烷接续高效抽采与低浓度瓦斯（含乏风瓦斯）利用技术、煤型关键金属探采选冶全流程技术、矿区生态地质修复重构与碳增汇技术、干热岩型地...     

新疆乌鲁木齐河东矿区煤层含气特征及主控因素

新疆准噶尔盆地南缘乌鲁木齐河东矿区是国内煤层气勘探开发的新区,其整体研究程度较低。基于对河东矿区精细地质条件分析和系统的实验分析测试,结合灰色关联多因素综合分析方法,揭示了该区煤储层的含气性及富集控制机理。结果表明,河东矿区存在2套煤层气目标层,其中45号煤的吸附能力（兰氏体积为11~24.5m³/t）明显优于43号煤（兰氏体积为7.5~21m³/t）,煤的吸附能力主要与其水分含量和有机、无机组分含量有关。综合评价结果表明,研究区煤层气主要富集在红山嘴—白杨北沟断层西侧及北单斜区域,其中煤层气富集是煤层厚度、风化氧化程度、煤的水分含量等多方面因素综合作用的结果,在不同的层段不同因素控制强度存在差异性。进一步提出了针对新疆地区高倾角煤层及复杂地质条件区的特殊的煤层气富集模式,指出高倾角导致的构造破坏及断层封闭是导致煤层气富集的关键因素。     

内蒙古苏尼特左旗敖包亭浑迪组凝灰岩锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb年龄及地质意义

内蒙古敖包亭浑迪组为一套海相酸性火山岩、火山碎屑岩、陆源碎屑岩以及碳酸盐岩组合,含大量动物化石。其时代具有争议。采用LA-MC-ICP-MS测年技术,对发育在敖包亭浑迪组上部的凝灰岩夹层进行了锆石U-Pb同位素测年,获得~(206)Pb/~(238)U加权平均年龄为448.8 Ma±2.9 Ma(MSWD=0.12,n=24),确定其时代为晚奥陶世,为本区敖包亭浑迪组火山岩提供了精确的年代学数据。敖包亭浑迪组地层与邻区乌宾敖包组时代一致,同属晚奥陶世。     

碎软低渗煤储层强化与煤层气地面开发技术进展

我国碎软低渗煤储层分布广泛,然而由于其煤体松软、破碎、渗透性差,常规的直井/水平井煤储层直接压裂技术应用于碎软低渗煤储层强化及其煤层气地面开发的效果并不理想,碎软低渗煤储层煤层气的高效开发是制约我国煤层气产业大规模发展以及煤矿瓦斯高效治理的重要技术瓶颈。在系统分析我国碎软低渗煤储层特征及煤层气地面开发中存在的问题基础上,以水平井为基础井型,围绕间接压裂、应力释放和先固结后压裂3种不同的技术方向,梳理了目前碎软低渗煤储层强化与煤层气地面开发技术进展。归纳评述了以顶板间接压裂、夹矸层间接压裂以及硬煤分层间接压裂为内涵的间接压裂煤层气开发技术,以水力喷射造穴、气体动力造穴、扩孔+水力喷射+流体加卸载诱导失稳造穴、水力割缝为不同应力释放方式的应力释放煤层气开发技术,以及先微生物诱导碳酸钙固结碎软煤储层再进行水力压裂的先固结后压裂煤层气开发技术。间接压裂技术的工程实践探索已有较多积累,在地质条件适宜地区对碎软低渗煤储层强化取得了较好效果,而以应力释放为代表的碎软低渗煤储层强化新技术探索已取得重大进展,并进入工程试验和验证阶段。水平井应力释放技术针对碎软低渗煤储层特性和新的开发原理,其对储层改造潜...     

岩石力学地层新方法在深部煤层气勘探开发“甜点”预测中的应用

“甜点”预测是深部煤层气勘探开发的重点和难点领域,制约深部煤层气能否实现规模效益开发。传统“甜点”预测方法是将地质“甜点”或工程“甜点”单独研究,基于地质—工程一体化理念的“甜点”预测/评价体系亟待建立,当务之急是找到有效的理论方法去实现深部煤层气地质“甜点”与工程“甜点”的有机统一。岩石力学地层(学)具有衔接煤层气地质与储层工程的固有属性与先天优势,为攻克深部煤层气“甜点”一体化预测的技术难题提供了新方法。笔者梳理分析了深部煤层气地质“甜点”与工程“甜点”的发育特征及其预测面临的难题与挑战,讨论提出了深部煤层气“甜点”一体化预测的岩石力学地层方法,探索开展了基于岩石力学地层的深部煤层气“甜点”预测的应用研究。研究结果表明：岩石力学地层控制下的深部煤储层的天然裂隙发育规律是深部煤层气地质“甜点”预测的关键制约条件,而在岩石力学地层控制下的压裂诱导的裂缝发育规律、储层岩石物理变化与储层可改造性则是深部煤层气工程“甜点”评价的核心因素;以岩石力学地层为桥梁纽带和方法机制,可实现深部煤储层沉积成岩作用—岩石力学特征—地质构造与地应力场特征—地质成藏响应—储层工程响应—深部煤层气“甜点”一体化...