沁水盆地中东部海陆过渡相页岩微观孔隙结构特征

为探究沁水盆地石炭二叠系海陆过渡相页岩微观孔隙结构特征,运用扫描电镜、低温氮吸附实验和高压压汞实验等手段,分析了海陆过渡相页岩储层的孔隙类型、形态、孔径分布等特征。结果表明:研究区海陆过渡相页岩纳米级孔隙广泛发育,孔隙类型以有机质孔为主,同时亦发育大量的矿物粒间孔和部分粒内孔;孔隙形态以平行板状居多,还包括一定量的狭缝型孔,以及少量墨水瓶型孔和一端封闭的孔隙;页岩孔径分布范围跨度较大,介孔(2~50 nm)是研究区页岩纳米级孔隙的主体,提供的比表面积和孔体积均达到60%以上,微孔对比表面积的贡献同样值得重视。有机质孔以微孔为主,其发育程度对页岩气的吸附存储有重要影响,TOC含量是BET比表面积和BJH孔体积的重要控制因素;黏土矿物提供了大量介孔,其含量对比表面积和孔体积同样具有控制作用。     

沁水盆地安泽区块煤岩特征及分析

采取安泽区块3~#和15~#煤心样,依据宏观特征,将全区煤炭资源分为北-中-南3个区段,并分析其显微煤岩组分特征、裂隙和煤变质等特征。初步推断区内成煤环境存在显著差异。结果为煤炭资源的合理利用提供依据。     

山西省不同煤级煤的孔隙特征

对山西省长焰煤到无烟煤煤样进行了压汞试验,得到了不同煤级煤的比孔容/比表面积数据,并分析了比孔容/比表面积随煤级的分布变化规律。     

沁水盆地阳曲区块煤系烃源岩地球化学特征分析

基于有机碳测定、岩石热解分析、氯仿沥青A和干酪根元素分析等实验测试,分析了沁水盆地阳曲区块煤系烃源岩的地球化学特征。结果表明,阳曲区块煤系泥岩有机碳TOC含量平均3.49%,氯仿沥青A含量平均0.035%,生烃潜量(S1+S2)含量平均2.47 mg/g,总体评价为中等偏差烃源岩;H/C原子比全部小于0.8,O/C原子比为0.04~0.08,干酪根类型主要为Ⅲ1型;泥岩样品镜质体平均反射率为1.25%~1.66%,岩石热解峰温Tmax值为465~479℃,有机质总体上处于成熟-高成熟阶段。评价认为阳曲区块煤系烃源岩有机质丰度的有利区集中于区块东部。     

基于低温氮吸附法和压汞法的煤样孔隙研究

为了研究无烟煤的孔隙结构特征,采用压汞法和低温氮吸附法对寺河矿煤样进行孔隙特征研究,结果表明该煤样的低温氮吸附等温线接近Ⅰ型,煤中的微孔尤其是小于2 nm的孔构成煤层瓦斯的吸附空间;压汞曲线没有滞后环,多分布圆柱形孔和Ⅴ形孔,大孔、可见孔和裂隙比较发育,构成煤的渗透容积,有利于瓦斯流动,从而有利于瓦斯抽采。低温氮吸附法测试煤的比表面积比较优越,而压汞法测试煤的孔体积分布比较准确,因此将2种方法结合使用,可以更全面地分析无烟煤的孔隙结构。     

低透气性煤孔隙结构研究

为了研究低透气性煤的孔隙结构特征,采用低温氮吸附法和压汞法对桂箐煤矿M9无烟煤软煤层进行试验研究,结果表明:煤的孔径分布较广泛,从微孔到可见孔及裂隙均有发育,其中微孔最为发育,孔面积最大,占总比表面积的98%以上,有利于瓦斯的储存,而构成渗透容积的大、中孔及裂隙发育较少。煤的吸附-脱附和进、退汞曲线均不重合;脱附和退汞曲线均有拐点;退汞效率低,这说明煤中存在一端封闭的不透气孔和细颈瓶型孔,导致其透气性较差,不利于瓦斯的扩散及渗流,降低了抽采效率,容易发生煤与瓦斯突出。     

构造煤的瓦斯放散特征及孔隙结构微观解释

采用恒温煤粒瓦斯放散试验方法,研究了构造煤和原生煤瓦斯放散过程的差异性,结果表明构造煤在瓦斯放散初始1 min的瓦斯解吸量是原生煤的2.15~4.06倍,构造煤趋近极限瓦斯解吸量所需时间不足原生煤所需时间的25%,原生煤的极限瓦斯解吸量略高于构造煤,构造煤与原生煤对典型瓦斯放散数学表达式的适用性存在很大不同。为解释试验结果,采用压汞法和低温氮吸附法对煤的孔隙结构进行测试,分析得到中孔及大孔分布是导致构造煤和原生煤瓦斯放散特征差异的主要因素,大分子结构等其他因素对瓦斯放散特征的影响有待于进一步研究。     

韩城地区构造煤类型与孔隙特征

利用扫描电镜、压汞法、低温氮吸附和等温吸附试验对韩城地区煤岩样品的综合分析,探讨了韩城地区构造煤孔隙特征。研究表明：同一煤级,碎裂煤层理、裂隙发育,在富水文地质单元等条件影响下多被矿物质充填,孔隙连通性变差;碎粒煤、糜棱煤显微构造、外生裂隙发育,气孔大量出现促使渗流孔隙显著恢复,隔水性能强造成矿物质变少,孔隙连通性变好...     

不同煤阶煤孔隙特征及其吸附能力响应

我国是煤炭资源大国,煤层气储量规模相当可观,但煤储层又具有低孔、低渗的不足,照搬国外或常规石油天然气的开采程序和方法已被证实是走不通的。应结合实际,根据不同地质条件、不同煤阶的开采程序,进行孔隙特征研究。煤孔隙特征、连通性和吸附能力对煤层气开采影响尤为重要,为研究煤孔隙结构特征随煤变质程度的变化关系及其吸附能力的响应特点,采取不同地区不同变质程度煤样,进行压汞测试和等温吸附实验。实验结果表明,煤孔隙度和平均孔径均随变质程度增加呈现降低—升高—降低的趋势;煤中孔隙连通性随煤变质程度增加逐渐变差;随煤变质程度增加,其最大吸附能力也呈现降低—升高—降低的总体趋势。     

基于压汞和低温氮吸附联合试验的不同变质程度煤全孔隙结构特征研究

为了研究不同变质程度煤全孔隙结构特征,选取6组煤样分别进行煤镜质组反射率R0,max测试、压汞实验和低温氮吸附试验,并联合压汞-低温液氮吸附试验数据进行系统分析。结果表明:2种试验的联用孔径分界点分别为BD01(38.4 nm)、PMBK07(46.8 nm)、HBM03(35.0 nm)、ZZ01(45.8 nm)、SHE02(34.6 nm)、FH03(23.8 nm);随着变质程度的增加,煤样全孔隙总孔体积整体呈现高-低-高的变化趋势,且受煤中可见孔及裂隙的控制作用明显。微孔对全孔隙总孔比表面积贡献最大,且随着变质程度的增加总孔比表面积呈"W"型变化,到无烟煤FH03(Ro,max=3.77%)阶段达到最大值;试验所测煤样的孔隙形态与变质程度关系不明显,孔隙多以开放孔为主且孔隙连通性较好。无烟煤FH03孔隙中较多发育两端开放的平行板状微孔。     

鄂尔多斯盆地低煤阶煤储层孔隙特征及地质意义

对采自鄂尔多斯盆地侏罗系煤层气勘探开发地区的煤样,采用压汞、低温液氮试验、显微镜观测等手段,研究了煤储层孔隙类型、孔隙连通性、孔隙形态及煤心煤样的裂隙密度、裂隙连通性、裂隙发育特征。研究表明：鄂尔多斯盆地南部煤储层的似孔喉比比较小（一般小于15）,退汞效率比较高（大于50%）,采收率较高,排驱压力一般大于0.7 MPa,最大进汞饱和度小于65%,煤的孔隙度小于12%,煤储层渗透率小于0.01×10-3μm2,产能较高,对煤层气开发比较有利。煤层气井的煤心煤样观测显示,盆地内煤层多为原生结构煤,盆地南部焦坪、大佛寺一带煤中裂隙较发育,连通性中等,对煤层气开发相对有利。     

沁水盆地煤岩力学特征及其压裂裂缝的控制

以沁水盆地煤层气水力压裂井为研究对象,结合实验室煤样测试分析资料和煤层气井实际压裂数据,深入分析了煤层气井压裂效果,并进一步阐明了研究区煤岩力学特征对煤层压裂裂缝的影响。结果表明:研究区煤岩体弹性模量在2～5 GPa,且煤岩体弹性模量越小,压开的裂缝宽度越大;随着裂缝宽度的增加,裂缝长度将受到限制,其长度50～70 m;在对研究区煤层压裂过程中,压裂裂缝均不同程度地延入煤层顶底板,裂缝高度9～20 m,最大时裂缝的高度超过压裂层厚度的4倍;煤层压裂裂缝的形态特征没有固定的深度界限。煤层压裂裂缝的形成除受地应力影响外,还受局部构造应力及先存裂隙的控制,存在着在某一方向裂缝出现概率相对较大的现象。     

沁水盆地郑庄区块勘探现状及试采效果分析

与常规天然气藏相比,煤层气储层具有较强的非均质性,同时受构造、保存等多种条件的影响,使同一盆地内煤层的地质条件发生很大的变化,严重影响了煤层气的开采效果。通过在沁水盆地郑庄区块开展煤层气勘探评价及前期试采工作,认为郑庄区块探明程度高,煤层气资源基础落实,同时7口埋深大于1000m的井试采获得工业气流,打破了煤层气的试采深度禁区,拓宽了煤层气开发区域,为郑庄区块规模开发奠定了基础。     

深井低孔隙率煤层混合式注水模拟及应用

为实现滕东生建煤矿大采深、低孔隙率条件下的煤层有效注水,进而降低采煤工作面粉尘浓度,首先,基于统一的非饱和-饱和流动的连续方程和应力平衡微分方程,从定性角度分析了煤层注水渗流过程的内在规律;其次,结合矿井实际地质情况和上述的煤层注水渗流方程,利用COMSOL Multiphysics软件模拟了长度为50 m与80 m钻孔的注水渗流压力场分布;然后,结合数值模拟结论,选择80 m长度的钻孔与相应的动静压混合式注水技术参数,并在3下105工作面进行实际施工应用。在实施注水工艺后,现场监测的工作面全尘平均降尘率为65.9%,呼尘平均降尘率为60.6%,有效地降低了粉尘浓度。所得研究结论可为相似煤矿煤层注水工艺的实施提供借鉴。     

煤低温氧化阶段气体吸附与解析过程特性研究

 运用自行研制的煤自燃特性综合测试装置和GC4000A型气相色谱仪,根据耗氧量、生成气体两个关键指标分析研究了不同煤种低温氧化阶段气体吸附与解析过程特性。认为：耗氧速率缓慢、耗氧曲线平缓是煤低温氧化阶段共有的特性,这一特性决定于该阶段以物理化学吸附为主的内在作用过程机理;而该阶段煤的结构和反应性决定了气态产物的种类及其产生的初始温度和产生速率。     

沁中南正断层附近煤储层压力分布特征研究

查明断层附近煤储层压力分布特征能为煤层气井位布置提供重要依据。以沁水盆地中部柿庄南区块典型正断层为研究对象,采用煤层气井排采动液面计算储层压力的方法,得出正断层附近煤储层压力分布特征。采用测井和实验室渗透率—排驱压力测试法,分析了断层附近围岩封盖性和煤层的煤体结构对储层压力变化的影响。研究结果表明：正断层附近700 m内,煤储层压力随与断层距离的增加呈指数型增加;超过700 m范围,储层压力受断层的影响较小。在断层影响范围内,距断层不同位置的煤体结构变化大是引起储层压力变化大的主控因素。该研究成果可为正断层附近煤层气井的布置提供参考。