构造煤中矿物质对孔隙结构的影响研究

为查明矿物质对构造煤孔隙结构的影响,在构造煤宏观和显微构造变形及其孔隙结构特征分析的基础上,结合显微组分鉴定和工业分析实验研究,探讨了构造煤中矿物质对煤体变形和孔隙结构的影响。为突显孔隙结构对构造变形的响应和表征作用,提出了干燥无灰基和密度校正法,以期降低矿物质对孔隙结构的影响。研究表明:一般矿物质含量相对较高的煤体在相近的构造条件下,变形程度往往强于低矿物质含量的煤体,构造煤中黏土矿物发育区构造变形程度多会增强、变形性质可向韧性转变。同生矿物对构造煤的孔隙结构的影响主要体现在密度、组分和变形影响等方面,且以密度影响最为显著。密度校正法可有效消除密度的影响,使得体积孔容和体积孔比表面积能更好的反映构造煤的孔隙发育和构造破坏程度。     

构造煤变形过程中矿物及元素响应——以朱仙庄矿8号煤为例

煤变形过程中矿物及元素的响应特征是构造煤研究的一个新领域,并可能为煤与瓦斯突出预测提供新的方法和手段。在淮北朱仙庄矿8号煤Ⅱ832工作面不同类型构造煤扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),X射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等实验测试的基础上,分析了煤构造变形过程中矿物及元素的响应特征,并探讨了其迁移聚集模式。结果显示,随着构造变形的增强,煤中矿物由完整的层片状破碎为残斑状,矿物薄膜甚至随煤体发生揉皱变形,同时由单矿物独立分布变为多矿物相互混杂,韧性变形煤中矿物种类及含量均有显著增加;煤中不同种元素对构造变形的敏感程度不同,可划分为脆性变形敏感型元素(主要包括Ca,Mg,Zn,Mn,Sb,Hg等元素)、韧性变形敏感型元素(主要包括Si,Al,K,Rb,Th,Cu,Th,Cu,Cr和REE元素等)和稳定或复杂变化型元素3类;结合不同类型构造煤结构及其应力应变环境的差异,将构造煤中矿物和元素迁移聚集概括为动力变质作用驱动、裂隙充填和韧性变形混合流变等3种模式。动力变质作用主要影响煤中有机元素及与有机质相关的元素类型;构造裂隙的发育及热液流体的充填导致了脆性变形煤中碳酸盐矿物、低温热液型硫化物矿物及相应元素的富集;韧性流变作用使得煤中黏土矿物及相应元素在韧性变形煤中相对富集。     

金黄庄矿构造特征及其对矿井水和瓦斯的控制

在分析金黄庄煤矿矿井构造特征及演化的基础上,探讨了矿井水和瓦斯赋存的构造控制机理。研究表明,在以印支、燕山和喜山期为主构造运动的作用下,矿井构造总体表现为向西凸出的弧形褶皱和逆冲断层,并受后期NE和NNE向为主正断层的改造,呈现出构造叠加、阶梯状断层组合和东西分异、南北分级的特征。矿井构造控制了矿井水文地质边界、地下水补、径、排等条件,而地质构造和地下水动力场的共同作用控制了矿井瓦斯的赋存。     

临汾区块煤储层裂隙发育评价方法研究

煤储层裂隙是煤层气运移的重要通道,对煤储层渗透性具有极为重要的控制作用。然而,由于受到观测等条件的限制,煤储层裂隙发育特征的正确认识和精确描述存在相当大的困难。以临汾区块为例,通过岩层与煤层节理发育相关性研究,探讨了基于岩层节理发育规律进行煤储层节理预测与评价方法。在野外系统测量与实验室显微镜下观测的基础上,建立了煤、岩宏观裂隙线密度关系模型,预测了临汾区块5号煤储层宏观裂隙的密度分布规律;基于分形理论,拟合煤储层显微裂隙分维值与煤储层宏观裂隙线密度的相关性,对临汾区块5号煤储层显微裂隙发育程度做出评价。结果表明,临汾区块煤储层宏观裂隙线密度与显微裂隙分维值等值线呈NE向展布,与构造线展布近于平行,由东到西整体呈现高-低-高-低的变化趋势。     

低中煤级构造煤超临界甲烷吸附特性及吸附模型适用性

综合分析了低中煤级构造煤甲烷超临界吸附特性,以及常用的吸附理论及其扩展模型对构造煤的适用性。Ⅰ类模型对最大吸附量(V_m)的拟合方差平均值表现为原生碎裂碎斑片状揉皱碎粒鳞片糜棱煤,其中T和L-F对原生煤和脆性构造煤的V_m拟合效果较好。Ⅱ类模型对构造煤V_m的拟合方差高于Ⅰ类模型,其中T-BET-1和T-BET-2不适合于鳞片煤。Ⅲ类模型的拟合方差平均值表现为:碎斑碎裂原生碎粒揉皱鳞片糜棱煤,拟合偏差低于Ⅰ和Ⅱ类模型,其中DR1~DR3和DA-3模型可以有效计算鳞片煤和揉皱煤的V_m。DR1~DR3可以较好的反映糜棱煤的V_m。随着构造变形的增强,Ⅲ类模型的吸附饱和度逐渐增高,由单分子层不饱和吸附(原生、碎裂、碎斑),逐渐过渡为单分子层饱和吸附(碎粒、片状煤),再过渡为多分子层吸附(鳞片、揉皱、糜棱煤)。原生煤及构造煤吸附势(0~13 kJ/mol)分布均随着吸附空间的增大而逐渐降低。在达到最大吸附量时,吸附空间表现为原生≈碎裂碎斑碎粒≈片状揉皱糜棱≈鳞片煤。拟合偏差分析表明:E-L,L-F,L和T,对碎粒煤适应性最强;L,F,T和E-L适合于鳞片煤;L,F,E-L,TBET-3,DR1,DR2适合于揉皱煤;而模型F和T适合于糜棱煤。     

黔北地区牛蹄塘组高-过成熟页岩气富氮特征及机理探讨

黔北是我国页岩气勘探开发试点地区之一，区内页岩气组分及成因尚不清楚。基于黔北地区普遍发育循环型地热系统这一典型地质特征，紧密结合区内牛蹄塘组页岩气富含氮气问题，通过页岩气组分及同位素特征、温泉及其伴生气地球化学特征，讨论了页岩气成因、富氮气机理及富集条件。结果表明：黔北地区牛蹄塘组富氮页岩气中氮气主要来自大气，烃类气体及二氧化碳来自有机质热裂解作用，是有机质过成熟阶段的产物；循环型地热系统是导致页岩气富含氮气的主因，造成页岩气与温泉伴生气发生组分交换，使得储层中剩余页岩气甲烷δ¹³C₁值明显低于有机质热裂解成因甲烷；断层、循环型地热系统、底板岩性是影响黔北地区牛蹄塘组页岩气保存条件的关键因素。通过气体组分、同位素特征，结合地质环境，尝试寻找评价页岩气保存条件的有效方法，有助于完善页岩气成因理论，能为黔北地区牛蹄塘组页岩气勘探方案部署提供理论参考。     

黔北二叠系栖霞组眼球状灰岩成因研究

黔北地区栖霞组发育着一种有着特殊构造的碳酸盐岩:眼球状灰岩,由"眼球"和"眼皮"组成。通过野外剖面、钻井岩心、镜下观察分析,对眼球状灰岩的岩石学特征进行了详细描述,微量元素分析表明"眼球"为富氧沉积,"眼皮"为缺氧沉积。综合分析表明,眼球状灰岩是由沉积作用和成岩作用共同作用形成的。     

多元统计分析模型在矿井突水水源判别中的应用

综合运用分层聚类、逐步判别分析方法的计算原理,依据岱庄煤矿出水点及含水层水样的水质分析资料,建立多元统计分析模型,进行水质相似度分析和主要出水水源判别.研究表明分层聚类方法能够定量、直观地反映各水源之间水质的亲疏关系;逐步判别分析法可以有效地判别突水点的类型归属,二者互为补充和验证.     

黔西土城向斜构造煤发育模式及构造控制

构造复杂区构造煤发育及其分布规律是煤层气勘探与甜点区评价的重要研究内容之一。在野外构造系统观测和矿井构造特征分析的基础上,结合矿井井下煤体结构观测与构造煤发育特征分析,探讨了黔西土城向斜的构造特征及其对构造煤发育的控制机理。研究表明:土城NW向弧形断褶带具有"弧形断褶组合,基底断裂控制,局部变形强烈,变形衰减迅速"的构造变形特征,而土城向斜为一NW向延伸的短轴开阔斜歪向斜,向斜内部构造分异显著,可以进一步划分为NE翼单斜弱变形区、SW翼陡立强变形区和NW部构造复杂区;依据构造煤发育及其分布对构造的响应特征,提出了土城向斜构造煤发育的10种地质模式,并进一步将其归纳为褶皱成因型和断裂成因型两大类型,其中褶皱成因型构造煤发育普遍、类型较为单一,是煤体结构垂向分异的主导因素;断裂成因型构造煤分布较为局限,但常发育强变形构造煤、且构造煤变形序列相对较为完整。     

鄂尔多斯盆地东缘三区块煤层气井产能主控因素及开发策略

根据鄂尔多斯盆地东缘三区块煤层气田83口排采井的资料,系统分析了地质条件、工程技术和排采制度等因素对煤层气井产能的影响,并在此基础上提出了相应的开发策略。结果表明:煤层厚度、地下水流体势、含气量、渗透率和临储比是影响研究区煤层气井产能的主要地质因素;井距、压裂液量和加砂量是影响煤层气井产能的主要工程技术因素;井底压力下降速度、动液面下降速度、套压直接影响煤层气井产能。在此基础上,采用灰色关联分析法得出研究区煤层气井产能影响因素的大小次序,并从有利区优选、井网部署、压裂设计和排采制度4个方面,提出了适合于研究区煤层气地质特征的开发策略:在有利区优选方面,构建了煤层气开发有利区评价指标,将研究区划分为I—Ⅳ类单元;在井网部署方面,I类和Ⅱ类单元井距应控制在335~370 m;Ⅲ类和Ⅳ类单元井距应控制在370~400 m;在压裂施工设计方面,I类和Ⅱ类单元煤层气井的压裂液量应控制在800~1 200 m3;加砂量应控制在35~60 m3;Ⅲ类和Ⅳ类单元煤储层地质条件相对较差,对于不同地质条件,提出了不同的压裂措施;排采制度方面,将煤层气排采产气过程划分为5个阶段,并针对不同排采阶段,提出了具体的排采控制方法。