沁水盆地柿庄地区构造煤定量分析及其物性特征

构造煤由于煤体结构不稳定及低渗透率的特点影响了煤层气的开发,基于测井资料的煤体结构定量分析有利于识别构造煤,有效预防构造煤对煤层气的不利影响。利用煤岩地球物理响应特征及地质录井资料,对构造煤进行了识别。针对柿庄地区煤岩特点,首先进行测井响应参数与煤体结构之间地相关性探讨,主成分分析结果表明,柿庄地区构造煤的测井响应特征主要与声波时差、补偿中子、密度及井径等4个测井参数相关性较大,相关性均高达0.8以上,相比而言,电阻率测井参数与构造煤体之间相关性较弱。基于以上4种高相关性参数响应特点并结合柿庄地区煤岩骨架测井参数基值进一步提出了煤体结构指数e作为判识构造煤的指标,当e1.8时,煤体结构普遍为构造煤。不同煤岩结构物性对比研究表明:与原生构造煤及碎裂结构煤相比,研究区构造煤具有低含气量、高演化程度及高黏土矿物含量的特点。     

晋城矿区煤体结构及其测井响应特征研究

煤体结构是影响煤层气开发效果的重要因素,准确评价煤体结构是煤层气勘探开发研究的一个关键问题。根据煤体破裂的程度,参照《防治煤与瓦斯突出细则》中煤的破坏类型划分方案,将煤体结构划分为完整结构、块裂结构、碎裂结构、碎粒结构和糜棱结构,前两者为原生结构煤;后三者为构造煤。以沁水盆地南部晋城矿区典型矿井为对象,分析了不同煤体结构的测井响应特征。研究发现:随着煤体破碎程度的增高,井径、声波时差、补偿中子、自然电位值和自然伽马响应逐渐增强,电阻率、密度响应逐渐减弱;原生结构煤的自然伽马、自然电位、补偿中子、井径和声波时响应较弱,电阻率和密度响应较强,构造煤反之。     

基于测井数据判别分析法识别构造煤的应用

针对构造煤与原生结构煤分界处的煤体类型不易识别的问题,运用判别分析法,选取构造煤、原生结构煤的测井数据为样本。首先对测井数据进行标准化,再优选测井曲线。通过数据处理来建立分类标准,对待识别的煤层测井采样段进行逐一判别、归类。将该方法运用于山西寺河井田进行构造煤识别。以识别出的各钻孔构造煤数据为基础,利用线性插值法得出该区构造煤分布发育图。经比较与钻孔、巷道揭露的情况基本吻合,验证了该方法的正确性,同时提高了识别构造煤的精度。     

新景煤矿保安区煤体结构特征及测井模型构建

煤体结构是制约构造煤发育区煤层气勘探开发的重要地质约束条件,对煤体结构的精确判识是优化煤层气开发方案的基础.为了明确新景煤矿保安区煤体结构发育规律,采用定性与定量相结合的方法对测井曲线进行整理分析,结果表明:在定性分析阶段,自然伽马、密度、井径2、深双侧向电阻率和声波时差对煤体结构的变化响应强烈,基本能反映出煤体结构的...     

韩城区块煤体结构分布规律及射孔优化方法

韩城区块煤层受多期构造破坏影响,煤体结构复杂,目前对煤体结构分布规律认识不足。为此,利用岩芯资料、测井信息等对煤体结构进行了测井评价识别,并研究了煤体结构分布规律,在此基础上分析了不同煤体结构的压裂效果。结果表明：煤体结构测井响应的敏感因子主要是井径和自然伽马;山西组5号煤层煤体结构以碎粒煤和碎裂煤为主;压裂射孔时,减少碎粒煤射开厚度,能提高煤层压裂效果。     

构造煤地球物理测井定量判识研究

为定量判识构造煤并获取构造煤的高精度厚度信息,以岩石物理与测井地质应用技术为指导,研究了构造煤的地球物理特征。结果表明：与原生结构煤相比,构造煤在地球物理测井曲线上通常表现为低电阻率、高声波时差、低密度、井径扩径、补偿中子值可能增大等特征。基于岩石物理研究结果,提出利用孔隙结构指数m作为构造煤定量判识指标,阐明了用测井资料通过Archie公式求取构造煤孔隙结构指数m的方法与定量判识可行性,将该方法在两个煤田进行实际应用,效果表明：用孔隙结构指数m定量判识构造煤并确定厚度是可行的,能够大大减小定性判识误差。     

沁水盆地南部安泽区块煤体结构测井识别研究

为了给煤层气井压裂方案和排采制度的制定提供有力的理论依据,依据测井和取心资料,对煤体结构识别进行了研究。研究结果表明:利用夹矸自然伽马测井值(GR)增大的特点,可以提高煤心归位的准确性;原生结构煤声波时差测井值(AC)大、密度(DEN)和自然伽马测井值小,碎裂结构煤声波时差测井值小、密度和自然伽马测井值大,糜棱结构煤和碎粒结构煤的这3种测井值则处于原生结构煤和碎裂煤之间;利用GR-DEN和AC-DEN测井交会图识别准确率可分别达到86.8%、82.8%,能很好地识别原生结构煤和碎裂结构煤;其煤心的低收获率、裂隙中碳酸盐矿物的充填和泥岩的存在是引起煤体结构识别误差的主要因素,结合井径和电阻率测井曲线可以有效地减少对煤体结构的误判。     

韩城矿区H3井组煤体结构测井反演及三维地质建模

为定量判识煤体结构,研究韩城H3井组煤体结构分布特征,在分析钻井取心资料的基础上,结合不同煤体结构煤层测井响应特征的差异,建立了煤体结构指数N和深侧向电阻率与微球聚焦电阻率比值R(LLD/MSFL)双参数判识煤体结构的方法。依据该反演模型完成29口井的煤体结构测井解释,厘清煤体结构纵向分布特征。进一步借助Petrel2015地质建模软件,采用随机建模方法实现了煤体结构空间分布特征的三维可视化。结果表明:在5号煤层中,N40且R81为Ⅰ类煤(原生-碎裂煤),N42且82R108为Ⅱ类煤(碎裂-碎粒煤),65N95且R95为Ⅲ类煤(碎粒-糜棱煤);在11号煤层中,N42且R70为Ⅰ类煤(原生-碎裂煤),28N47且72R110为Ⅱ类煤(碎裂-碎粒煤),55N89且49R99为Ⅲ类煤(碎粒-糜棱煤)。韩城H3井组5号煤层煤体结构主要以Ⅲ类煤和Ⅰ类煤为主,分别占43%和37%,Ⅲ类煤主要分布于研究区东北侧,Ⅰ类煤分布于研究区西侧和东南侧,Ⅱ类煤仅占9.2%,还有少部分夹矸(占10.9%),厚度较薄; 11号煤层煤体结构主要以Ⅰ类煤为主,约占62%,厚度较厚,Ⅱ类煤和Ⅲ类煤较少,各占20.6%和12.1%,其中Ⅱ类煤主要分布于研究区东部,Ⅲ类煤主要分布于研究区中部,二者厚度较薄,夹矸相对较少(占5.5%)。总体来看韩城H3井组5号煤层较11号煤层受构造影响大,煤体破碎严重,构造煤发育,对煤层气开采不利。     

基于测井信息的韩城地区煤体结构的分布规律

韩城地区煤层受多期构造破坏,煤体结构复杂,煤层气井出粉较为严重,目前对区内煤体结构分布规律研究尚且不足,制约了区内煤层气产能提高。通过对韩城地区测井资料与钻井取芯样品进行对比分析,总结出了不同煤体结构的深侧向电阻率测井、双井径测井及自然伽马测井曲线组合特征,并利用测井曲线组合特征识别煤体结构及分层定厚,进一步通过对研究区24口煤层气井测井资料的分析,揭示3号、5号和11号煤层煤体结构平面分布规律及其与区域构造的关系。研究表明：① I类煤（块煤）扩径轻微,电阻率偏高;II类煤（块粉煤）扩径严重且差异扩径现象明显,电阻率偏低;III类煤（粉煤）扩径严重且部分出现轻微差异扩径现象,电阻率偏低。② 边缘浅部隆起构造带、龙亭构造带、东泽村构造带和龙骨岭构造带控制了区内3号、5号和11号煤层煤体结构分布,II类煤和III类煤基本沿着构造带走向展布,同一构造带对不同煤层的破坏程度不同。     

多煤层区煤体结构测井解释模型构建

煤体结构是多煤层煤层气勘探开发中主力产层优选及产层优化组合的关键约束条件,精确识别煤体结构显得尤为重要。大多数测井解释模型为针对单一厚煤层的解释,对于煤层层数多而薄的多煤层地区的研究较少。以云南雨旺区块多煤层区为例,提出了多煤层区煤体结构测井解释模型构建方法。①煤层煤体结构GSI赋值。首先通过实地取芯分析,将多煤层样品煤体结构具体分类,并分别进行地质强度因子GSI赋值,量化取芯煤体结构;②皮尔逊相关性分析。采用多条测井曲线进行纵向和横向相关性矩阵分析,筛选出相关度最高的自然伽马(GR)、补偿密度(DEN)、井径(CAL)和深侧向电阻率(RD)等曲线;③聚类验证。进一步采用嵌套K-means算法的K均值聚类方法对提取出的敏感测井曲线进行煤体结构验证并寻找相关规律;④煤体结构测井解释模型构建。完成有效性验证后,构建多煤层煤体结构识别的测井解释模型,根据模型计算获得的煤体结构指数大小进行煤体结构的精确识别。采用该计算模型对雨旺区块中北部多煤层进行了垂向和平面的煤体结构识别,垂向上,多煤层煤体结构自上而下由简单变复杂,Ⅲ类煤逐渐增多。平面上,上部主力煤层7+8号煤层煤体结构以Ⅱ类煤为主,YW-05井附近煤体结构较好,以Ⅰ类煤为主,其次为东南部,东北部煤体结构较差,接近于Ⅲ类煤;下部主力煤层19号煤层以Ⅱ类煤为主,但在西南部有少部分Ⅲ类煤,Ⅰ类煤主要集中在YW-05井附近,其余部分以Ⅱ类煤为主。识别结果准确性较高,且模型需要的测井曲线容易获得,模型简单易于计算,可满足多煤层煤层气勘探开发的实际需求。     

安阳矿区构造煤瓦斯扩散动力学特性实验研究

为研究安阳矿区构造煤瓦斯扩散动力学特性,在大众矿、龙山矿和贺驼矿分别采取2个（共6个）煤样。采用工业分析、高压吸附试验和瓦斯解吸试验等方法分析煤样的多元物性参数。运用球形扩散模型,采用Origin软件拟合解吸数据,计算出瓦斯扩散系数。结果表明,大众矿、龙山矿和贺驼矿煤样的挥发分分别为20.16%,12.10%和19.01%,变质程度由高到低为:龙山矿>贺驼矿>大众矿;大众、龙山和贺驼煤样的吸附常数a分别为37.26,52.36,41.30 m³/t,瓦斯吸附能力由大到小为:龙山矿>贺驼矿>大众矿;龙山矿、大众矿和贺驼矿煤样扩散系数分别为9.567 5×10^-10,5.294 3×10^-10,2.384 7×10^-10 m²/s,瓦斯扩散能力由大到小为:龙山矿>大众矿>贺驼矿。表明龙山构造煤瓦斯吸附和扩散能力最强,煤与瓦斯突出危险性最大。     

新安矿区二1煤煤层气分布特征及资源潜力

以新安矿区二₁煤层为研究对象,基于区内煤田地质勘查、煤炭资源开发资料,结合区内煤矿井观察,分析了煤储层和煤层气分布特征,估算煤层气总资源量347.80×10⁸ m³,资源丰度0.614 4×10⁸ m³/km²。选取地质构造、埋深、煤厚、渗透率、储层压力、资源丰度6个要素对该区煤层气资源潜力进行评价,综合评价认为KD₁、KD₃属较有利区,其他属潜力区。     

韦二煤矿煤储层物性特征及煤层气资源前景

依据韦州矿区煤炭勘探煤层资料、煤层气参数井获取的储层资料,通过对煤层气开发地质信息的有效提取,对韦二煤矿煤储层物性进行深入分析、研究,对煤层气资源量进行了计算,并采用数模方法预测了煤层气抽采率,确定了地面煤层气抽采相对有利区。研究认为:区内煤层含气性整体偏低,煤层甲烷含量在0.20～11.73 m³/t,气含量高值区仅出现在部分煤层、局部区域。多期次构造运动致使裂隙发育复杂化,硬度变小,煤体结构多为碎粒—糜棱结构,渗透率降低。主要可采煤层煤层气资源量为5.55×10⁸ m³,资源丰度为1.51×10⁸ m³/km²,属中等丰度、小型煤层气藏。各煤层煤层气采收率较低,约为15%,可采潜力较差。资源量在煤层分布上相对集中,12、14、15煤层气含量4 m³/t以上重叠区域为煤层气地面抽采相对有利区块。     

陕北榆神矿区煤层开采顶板涌水规律分析

榆神矿区是我国陕北煤炭基地的重要组成部分,针对榆神矿区煤层开采顶板覆岩含水层涌水规律研究不足等问题,通过系统分析地质与水文地质结构特征,将矿区开采煤层覆岩划分为松散孔隙、基岩与风化裂隙、烧变岩孔洞裂隙4个含水层组,以及主、亚2个隔水保护层组;根据煤层采动导水裂隙与覆岩含(隔)水层组不同组合关系下的含水层涌水特征,提出了浅埋煤层侧向直接涌水、中深煤层侧向与垂向复合涌水,以及深埋煤层侧向涌水与垂向弱涌水3种含水层涌水模式;并采用数值分析方法,以榆神矿区典型矿井为研究对象,构建了采煤工作面尺度上煤层开采3种模式涌水分析模型,模拟结果显示,浅埋煤层侧向直接涌水型(凉水井井田),主采煤层为4^-2煤层,采动导水裂隙直接发育至松散含水层,工作面顶部含水层被疏干,总涌水量为47 m³/h,地下水流场受采动影响大;深埋煤层侧向涌水与垂向微涌水型(小壕兔1号井田),主采煤层为1^-2煤层,采动导水裂隙发育至基岩含水层,总涌水量为21.87 m³/h,以侧向涌水为主,由于主、亚隔水层复合保护,垂向涌水微弱;中深煤层侧向与垂向复合涌水型(曹家滩井田),主采煤层为2^-2煤层(均厚约为11 m),在分层开采条件下导水裂隙发育至基岩含水层内部,其侧向涌水量为23.17 m³/h,垂向涌水量为12.67 m³/h,地表松散含水层地下水流场变化较小,在一次采全高条件下导水裂隙突破亚隔水层,发育至风化基岩含水层底部,总涌水量增至131 m³/h,对松散含水层影响较大。此外,当导水裂隙带高度小于180 m、不能沟通风化基岩含水层时,随导水裂隙带高度增加涌水量增加幅度不大,当导水裂隙带高度大于180 m、导水裂隙揭露富水性较好的风化基岩含水层时,涌水量增加幅度较大,由此可见,抑制导水裂隙发育高度与覆岩强含水层的接触关系,是控制煤层覆岩涌水的一项重要措施。     

刘河煤矿矿床地质特征研究

以刘河煤矿为研究对象,研究了该矿矿床地质特征,主要包括煤的含煤性、稳定性、煤质特征、工艺性能和可选性等。研究得出,井田二₂煤层大部可采,三₃²煤层局部可采,二₂煤层煤厚0～4.08 m,平均2.37 m,煤层结构较简单,二₂煤层为大部可采的较稳定型中厚煤层;二₂煤层以低灰分、低硫、特低磷、低水分、特高发热量贫煤为主,易磨碎、极易选。宜作各类动力、火力发电和民用燃料用煤;研究为矿区后续开发提供了坚实的基础。     

碎软煤层坚硬顶板综采工作面自燃“三带”分布与注氮参数研究

为了解决碎软突出煤层坚硬顶板条件下,综采工作面采空区自燃"三带"划分及注氮参数设计与优化的问题,在进、回风巷布置埋管实测进、回风侧自燃"三带"并采用数值模拟、图像处理相结合的方法确定采空区中部自燃"三带"分布,并给出了注氮参数。研究表明:在碎软煤层坚硬顶板条件下,采空区散热带和氧化带宽度都明显变宽,最佳注氮口在散热带和氧化带交界处,但该位置埋深较深,拖管注氮存在困难,可通过增加注氮量减小注氮深度在注氮管埋深30 m处注氮,最佳注氮量为600~800 m³/h,采空区CO分布与自燃"三带"分布呈对应关系,24311工作面最小安全推进速度为1.89 m/d,工作面安全通风量为119 m³/min。     

上保护层开采遗留煤柱对保护效果的影响北大核心

为研究上保护层开采遗留区段煤柱对被保护层保护效果的影响,以平煤四矿己;-23160联络巷下帮遗留的4 m煤柱及己_(15)-23140、己_(15)-23160、己_(16.17)-23140工作面为研究对象,采用数值模拟和现场实测相结合的方法进行了研究。研究结果表明:煤柱沿z轴负方向被压实,累计最大位移为0.289 m;煤柱两侧煤壁沿x轴移动方向不同,上壁沿x轴负方向,下壁沿x轴正方向,累计位移量分别为0.055 m和0.156 m,己;-23160工作面采掘活动对煤柱位移影响最为显著;遗留煤柱最大残余高度为0.59 m,相比原始煤柱高度降低1.01 m;深部煤体残余瓦斯含量和钻屑量变化趋势一致,最大残余煤层瓦斯含量2.63 m^(3)/t,煤层瓦斯释放率保持在50%以上,最大钻屑量为3.7 kg/m。残余煤柱影响区内煤层瓦斯得到很好地释放且无明显应力集中,保护层开采遗留4 m煤柱能够达到连续的保护效果。     

祁南煤矿72煤层构造煤分布特征及其成因探讨

采用测井解译方法,对祁南煤矿72煤层煤体结构进行了分析,编制了煤层厚度等值线图,总结了构造煤的分布特征,对构造煤的成因进行了探讨,结果表明,构造煤厚度在走向和倾向上均呈厚薄相间分布,其形态与褶皱现象基本一致,其形成主要受区域构造应力所控制.     

祁东井田71煤层煤层气开发潜力评价

针对煤层气开发潜力评价过程中的常规参数难以定量描述气体解吸完整过程的缺点,以祁东井田为例,在对该区地质特点和储层特征进行分析的基础上,结合等温吸附曲线提取临储压差、临废压差、有效解吸量、解吸效率等指标,分析了研究区煤层气的解吸过程并建立了煤层气开发潜力的定量评价方法。结果表明:祁东井田71煤层为碎粒结构煤,塑性大,渗透率低,需要通过水平井分段压裂的方式进行开发;该储层产气过程中只经历敏感解吸阶段,最大解吸效率为8.23 m³/（t·MPa）,见气后短时间内可获得较高产量的工业性气流,解吸量最高可达7.5 m³/t,具有较高的产气潜力;该煤层临储压差高达4.83 MPa,表示井底见气前要经历长时间的降压过程,随后产气量快速上升,应该采用平稳缓慢的排采方式,避免压力波动和煤粉产出。