焦作矿区构造特征及构造控气作用

焦作矿区山西组二１煤层甲烷含量高，这在华北地区较为典型。通过对该区盖层构造演化、二１煤层变质作用和生烃过程的研究，探讨了不同构造演化阶段二１煤层产出气体的运移和赋存规律。认为造成本区甲烷含量高的主要因素是构造控气作用。     

焦作矿区煤层气运移分馏特征

通过对焦作矿区二1煤层自上而下连续取样,做含气量、气体成分、甲烷碳同位素、显微煤岩组分和等温吸附等一系列实验,引用吸附势理论计算煤层气含量演化史,并结合煤层的埋藏史和热史进行分析,认为该区存在煤层气的运移和再聚集。揭示出该区存在3种煤层气分馏机理:热解分馏、解吸/吸附—扩散分馏和水溶解分馏。三者共同作用造成煤层底部的构造煤分层δ13C值高于其上部的原生结构煤分层,形成甲烷碳同位素的分馏。解吸/吸附—扩散分馏和水溶解分馏分别造成煤层底部的构造煤分层N2和CO2组分值低于其上部的原生结构煤分层,形成煤层气组分分馏。煤层气的运移、再聚集和多种分馏机理造成该区煤层气较为富集,成为煤层气开发的有利区。     

柳林区块多煤层含气性差异与煤层气成藏模式

基于柳林地区山西组与太原组煤层含气性差异特征,以保存条件为重点,从煤层顶板岩性和水文地质条件2个方面,剖析了2组煤层含气性差异控制因素,总结了2组煤层气成藏模式。研究表明,煤层顶板岩性和水动力条件共同控制了该区2组煤层含气性的差异。山西组煤层含气量和甲烷浓度总体高于太原组煤层;太原组煤层二氧化碳浓度偏高,甲烷碳同位素偏轻;山西组煤层顶板为弱含水泥岩和砂岩,有利于煤层气富集;太原组煤层顶板为强含水灰岩,不利于煤层气富集。在活跃的水动力条件下,太原组煤层碳同位素分馏作用和甲烷与二氧化碳间的碳同位素交换作用,是造成太原组煤层二氧化碳浓度偏高、甲烷碳同位素偏轻的根本原因。研究认为,山西组煤层气藏为气压封闭型气藏,太原组煤层气藏为水力封闭型气藏。     

注气置换煤层甲烷技术机理的研究现状

为了深入研究注气置换煤层甲烷技术的机理,在对国内外注气置换煤层甲烷技术机理研究的基础上,得出了注气置换煤层甲烷技术的作用机理主要有5个方面,即注入气体置换作用机理、降低甲烷分压的作用机理、筛滤吸附置换作用机理、提高煤层甲烷扩散-渗流速度作用机理和压裂增透作用机理,并分析了在注气置换煤层甲烷技术机理研究方面存在的问题,探讨了该技术的研究方向。     

二氧化碳驱替煤层甲烷的试验研究

煤层甲烷的持续抽采会导致煤层甲烷压力的下降。向煤层中注入二氧化碳,可以提高煤层孔隙压力,驱替煤层甲烷。为研究二氧化碳驱替煤层甲烷的可行性,在实验室进行了二氧化碳驱替煤层甲烷的研究。通过研究发现,驱替排采的甲烷产出率明显优于自然排采。因此,可以采用二氧化碳驱替煤层甲烷的方法提高甲烷抽采率。驱替排采对完整煤样和破碎煤样甲烷产出效率的影响不同,破碎煤样的驱替速度较快,而完整煤样的驱替效率较高。因此,在利用二氧化碳驱替不同煤体的甲烷时,要选择合理的驱替方案。     

顶板岩性对下伏煤层甲烷含量的影响

煤层顶板岩性特征是影响煤层甲烷含量产生局部变化因素之一.通过分析整理潘一井田13-1煤层钻孔剖面和矿井生产资料,研究了该煤层顶板特征和类型;计算了砂岩的厚度在煤层之上20 m范围内所占比例,讨论了各类型顶板对其下伏煤层甲烷含量影响.结果表明:13-1煤层顶板砂岩成岩胶结程度好,不利于其下伏煤层甲烷散失;不宜将煤层之上一定范围内砂岩所占比例作为评估顶板对甲烷含量影响的指标;13-1煤层顶板裂隙发育程度对其下伏煤层甲烷含量会产生影响.     

煤层甲烷碳同位素与含气性关系

煤层气甲烷碳同位素值是反映煤层气成因及赋存条件的有效参数。通过对沁水盆地沁南东区块煤层甲烷碳同位素和煤储层含气性测试资料分析,剖析了3号煤层甲烷碳同位素分布特征,建立了煤层甲烷碳同位素与镜质组反射率、煤层埋藏深度和煤储层含气性之间的相关关系和模型,揭示了煤层甲烷碳同位素分布的控制机理。研究结果表明:本区3号煤层自然解吸气甲烷碳同位素为-28.89‰~-53.27‰,平均-36.48‰。与全国其他地区同等演化程度的煤层气相比总体偏重,表现出煤层具有较好的保存条件;3号煤层甲烷碳同位素与镜质组反射率和煤层埋藏深度之间呈对数函数关系,且随着镜质组反射率和煤层埋藏深度增加而变重,与全国煤层甲烷碳同位素统计规律一致,主要受控于煤层气形成的热动力学机制之下的同位素分异效应和煤层气解吸—扩散—运移过程中甲烷碳同位素的分馏效应;煤层甲烷碳同位素与煤储层含气性之间存在相关性,且随着煤层气含量、煤储层压力和含气饱和度增加,3号煤层甲烷碳同位素也相应变重,且呈对数函数关系,反映控制煤储层含气性的因素与控制煤层甲烷碳同位素的因素存在一致性。     

二氧化碳驱替煤层甲烷过程竞争吸附的耦合数值模拟

研究二氧化碳驱替煤层甲烷的竞争吸附特性，对注二氧化碳提高煤层气采收率具有重要意义。基于达西渗流、菲克扩散和扩展朗格缪尔方程，建立了甲烷与二氧化碳在煤层中运移与置换解吸的耦合数学模型，数值模拟了不同二氧化碳注气压力以及注抽钻孔布置对提高煤层气采收率的影响。研究结果表明：在二氧化碳驱替甲烷的过程中，注气钻孔附近的煤层中会出现“甲烷富集区”,且随着注气时间的增加，“甲烷富集区”逐渐向排气钻孔移动，最终煤层中甲烷浓度分布趋于稳定，煤层中平均甲烷浓度约为原始甲烷浓度的56.5%;排气钻孔甲烷流量先衰减然后快速增大到峰值，再缓慢减小趋于一个稳定值；注抽钻孔间距对排气钻孔处甲烷浓度稳定后的流量没有影响，但对甲烷的流量峰值以及峰值出现的时间有显著影响。     

古榆树—亮中煤田成煤环境分析

通过对古榆树—亮中煤田沉积特征、煤田构造及其演化规律分析,阐述该区煤层成煤环境。根据该区岩性岩相及煤层赋存规律,推断该区找煤的前景较乐观。为了证明以上的理论推断,建议对该区进行必要的钻探工程,以控制该区煤层的发展等。     

江西省煤层气储层特征及资源预测

随着采煤面积的扩大和深度的增加，矿井瓦斯灾害愈来愈严重，为了煤矿的安全生产，同时也为了对煤层甲烷资源进行评价与勘探开发，不少教学、科研、生产单位就煤层瓦斯问题开展了大量的研究工作特别是进入九十年代。在全面整理已有煤层甲烷资料的基础上，本文总结了江西省煤层甲烷的储层特征，计算和预测了煤层甲烷的资源量，提出了近期可供工作的选区。     

依兰煤层气资源初探

依兰煤田煤层厚、煤层气储层分布广,储集条件较好。该文通过对依兰煤田的煤层特征、煤层的含气性等研究分析,确定了煤层气目标区,对今后勘探开发具有一定的指导意义。     

我国煤层气勘探与开发技术现状及发展方向

介绍了煤层气勘探与开发技术体系的内涵,分析了我国煤层气勘探开发技术的现状与存在的问题,包括煤层气资源勘探技术、煤层气地面井增产技术、煤层气地面井排采技术、煤层气矿井抽采及煤气共采技术。针对煤层气勘探与开发的技术需求,对煤层气勘探与有利区块优选技术、以沁水和鄂尔多斯2个盆地为主的中～高煤阶地区煤层气增产技术、低煤阶地区煤层气单井增产与规模性开发技术、多煤层及构造煤地区煤层气地面井开发技术、煤炭与煤层气协同开采技术的近期、中期、远期规划提出了研究建议。     

煤层气吸附及其地质意义

介绍了煤层气超临界吸附的基本特征及近年来煤层气吸附的行为与规律;对影响煤层气吸附的因素以及煤层气吸附模型在研究中所取得的成果进行了总结;分析了煤层气超临界吸附研究中存在的问题,在此基础上,指出煤层气超临界吸附规律、超临界吸附的热力学模型、动力学模型及量子化学模型等将是今后煤层气超临界吸附研究的重点。     

平煤十二矿构造煤煤层气特征研究

文章以平煤十二矿煤样为例,分别进行了压汞实验和等温吸附—解吸实验,从构造煤的孔隙结构特征及构造煤对煤层气吸附—解吸的影响来研究十二矿构造煤煤层气特征。本次研究结果如下:①构造煤孔隙结构多以小孔和微孔为主,有利于煤层气的吸附;②煤体结构破坏越严重,对煤层气的吸附越弱;③常温下,煤层气吸附—解吸可逆。研究结果表明平煤十二矿有利于煤层气的开发。     

勃利盆地煤层气资源评价

勃利煤田煤炭资源丰富,矿井瓦斯涌出量较高达50~80 m3/t,曾发生过瓦斯爆炸及瓦斯突出。本文从地质、构造、水文、煤层煤质、煤储层特征等方面,对勃利盆地煤炭资源条件较好的七台河拗陷(断陷)进行了系统的煤层气资源评价,对煤层气赋存的有利及不利因素进行了阐述和分析,指出今后煤层气勘探开发的重点目标区。     

煤层气开发决策系统的设计与实现

为降低煤层气地面勘探开发风险,节约成本,应用煤层气资源评价方法中的单因素指标法、模糊综合评价法、阶梯优选法、BP神经网络法等,结合C#开发语言,建立了煤层气资源评价系统;对煤层井开发影响因素分析基础上,应用模糊综合评价嵌套Comet产能模拟软件,建立了井型选择井网优化系统;根据GIS原理,建立了开发决策图形显示系统;煤层气开发决策系统采用了公共接口模块的外联式结构进行集成,将专家系统技术与地理信息技术结合并引入传统的地质学科是一个有益探索,该系统能较准确地为煤层气地面开发提供决策。     

地应力对煤层气勘探与开发的影响

地应力是指岩土体内一点固有的应力状态, 煤层气是一种以吸附状态为主储存于煤层及其围岩中的非常规天然气。我国煤层气勘探与开发还处于初级阶段,而地应力对煤层勘探与开发有十分显著的影响,其影响主要包括以下三个方面：（1）地应力对煤储层渗透性、储层压力的影响;（2）地应力对煤层气的吸附、解吸、扩散和渗流的影响。地应力增加,储层压力增大,煤层吸附气体的量增多,但渗透率降低,给煤储层的排水、降压及煤层气的解吸、运移、产出造成一定困难;（3）地应力对天然裂缝目前在地下的附存状态及有效性,以及人工压裂裂缝的形态和延伸方向的影响等。所以十分有必要系统论述地应力对煤层气勘探与开发的影响。     

中国大陆煤层气盆地双层次类型划分

查明煤层气盆地类型是确切了解煤层气盆地成藏条件优劣和科学进行煤层气战略开发的关键。从煤层气富集成藏的控制因素出发,采用盆地原型及其迭加改造分析方法,研究了聚煤盆地的时空演化及后期改造特征,结果表明:煤层气盆地内煤层气富集成藏受盆地聚煤期及后期改造类型的控制;煤层气盆地有克拉通内盆地、克拉通边缘或中间陆块盆地、坳陷盆地、裂陷盆地、前陆盆地5种聚煤盆地类型,有断褶热力改造型、断褶改造型、断褶埋藏改造型、断褶埋藏热力改造型、断褶剥蚀改造型、断块改造型、断块埋藏改造型、断块热力改造型、断块埋藏热力改造型等9种改造类型。根据"聚煤盆地原型+改造类型"的煤层气盆地双层次分类方案,将我国64个煤层气盆地划分为23种煤层气盆地组合类型。     

晋城煤层气井采出水的水质分析

煤层气开采过程中,需采出大量水以降低煤层中静压,便于煤层气解吸,而采出水的处理是影响开采进程、采气量以及整个项目投资的一个重要因素.山西晋城地区煤层气井采出水最明显的特征是高矿化度和高盐度,且采出水中的某些元素含量不很稳定,在开采初期和中后期离子含量有很大变化,而pH值和硬度一般不超过国家标准.     

红阳煤田煤层气赋存特征及有利区预测

通过对红阳煤田采集煤样的煤岩显微组分、煤级、煤相、煤岩显微裂隙分析和压汞孔隙结构测试,研究了该区的煤层气赋存地质条件、煤层气生气地质条件和煤储层物性特征.并采用基于GIS的多层次模糊数学评价方法计算了该区的煤层气资源量,预测了煤层气资源分布的有利区.结果表明,该区煤层气总资源量为217.87×108m3,资源丰度平均为1.54×108m3/km2,该区具有良好的煤层气资源开发潜力.其中,红阳矿的东南部及红菱-红阳的东南深部预测区,煤层累计有效厚度大,煤层气资源丰度高,煤储层物性较好,是该区煤层气勘探、开发的最有利目标区.