注气驱替煤层气作用机理的探讨

阐述了煤对气体单分子层吸附与多分子层吸附理论，将煤层对不同气体吸附进行比较，得出煤对不同气体吸附能力强弱，并阐述了注气驱替煤层气作用原理及其优点，从而证明了注气驱替煤层气的可行性。     

以煤系天然气开发促进中国煤层气发展的对策分析

为了提高中国煤层气勘探开发程度,促进煤层气产业发展,分析了中国煤层气勘探开发现状与面临的问题,提出1 200 m以深煤层蕴藏十分丰富的煤层气资源,且多与致密砂岩气叠合共生,展现了煤系天然气广阔的勘探开发前景。根据煤层气及煤系砂岩气开发特点,对煤层气及煤系砂岩气划分为自生自储型、内生外储型2类气藏模式,提出将煤系的煤层与砂岩互层段,统一作为目的层进行综合评价,在垂向上拓展勘探开发空间,显著增加资源丰度,同时煤层与砂岩立体压裂改造也比单一煤层压裂更能提高储层改造效果,并提出煤系天然气综合勘探开发工作建议。     

淮南煤系地层地震物理模型研究

针对淮南煤田的地质情况--煤系地层的分布和岩性特征,研究了煤系地层地震地质模型的制作方法与弹性测试,对地震物理模型进行数据采集与处理,得出地震物理模型的地震响应特征。研究结果表明：煤田地震物理模型技术的关键是低速煤层和裂隙带的模拟制作;煤系地层地震物理模型可以指导煤田地震勘探、认识煤田地震波场特征。     

注气开采煤层气增产机制的研究

依据扩散渗流和多组分吸附平衡理论,研究了注气开采煤层气的增产机制。研究表明,注气增加储层能量,提高储层压力传导系数并产生竞争吸附置换效应,从而提高煤层气开采时的单产量及回收率。中还导出了注气时回收率的计算公式。所得结论对注气开采煤层气设计的评价具有指导意义。     

南屯井田煤系地层的成因及含煤特征

通过对南屯井田上石炭统太原组及下二叠统山西组煤系地层的成因、沉积环境及含煤特征的分析,总结了南屯煤矿含煤地层旋回结构划分和海陆交互相沉积的机理,对于了解煤系地层的沉积结构及含煤特征具有重要的参考价值。     

最优组合预测在煤系地层含水量预测中的应用

利用电测深法能够获得半衰时St/2、衰减度D和视极化率ηs这些与煤系地层含水量相关的指标,通过分析,再引入含水层相对因子参数T"这一指标,选取以上4个物探观测指标作为预测煤系地层含水量的输入参数。通过实例,分别采用多元线性回归模型、人工神经网络模型和最优组合预测模型来预测煤系地层的含水量,研究各个模型的预测精度。结果表明:最优组合预测模型的预测精度最高,证明采用最优组合预测模型预测煤系地层含水量的准确性和实用性。     

滇东威信煤系地层岩石力学性质及其对煤储层压裂的影响

煤储层压裂改造效果很大程度上取决于煤、岩的力学性质。结合以往煤田地质勘探资料,基于岩石力学性质测试,揭示了煤系地层岩石的力学性质特征,分析了研究区煤系地层岩石力学性质差异,探讨了煤层和顶底板岩石力学性质差异对煤储层压裂效果的影响。结果表明,研究区煤层和顶底板岩层力学性质差异显著,煤系地层岩石力学性能按照煤、泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩的顺序增强。该研究成果可为该地区煤储层的压裂施工设计提供一定借鉴。     

西露天矿煤系地层沉积环境与煤质的关系

阐述了西露天矿煤层形成的古地理环境,解释了这种环境因素与夹矸形态、煤层厚度、煤质的内在联系,2-1煤在北区缺失的原因。通过对3个煤层在1500剖面以南的尖灭说明越往南越接近浅湖相或深湖相。对合理地进行采矿、选矿、配矿,提高经济效益具有指导意义。     

煤系地层覆盖下铝土矿开采岩体地压活动规律研究

通过统计山西某煤系地层覆盖下铝土矿采区内的勘探钻孔资料,铝土矿采矿厚度和煤铝之间岩层厚度的采厚比分为6.9、11.9、17.4三种情况。根据采厚比的不同情况,建立煤下铝矿体回采模型,研究分析煤下铝房柱法开采过程中应用崩落协同充填技术处理采空区时覆岩地压活动规律。铝土矿的开采使上覆岩层垂直应力释放,水平应力略有增加;煤下铝回采过程中,同步崩落顶板处理采空区,对上覆岩层沉降、上覆煤层应力释放具有显著的控制作用,均未出现铝土矿的开采导致煤层拉剪破坏的情况,同时未超过规范对于地表保护等级Ⅰ级的水平变形和倾斜的允许值。根据数值分析结果建立了煤层底板水平变形、倾斜随采场沿倾向推进之间的线性关系,沿倾向总的开采阶段数不宜超过11个。     

马朗凹陷西山窑组煤系地层的沉积环境

利用马朗凹陷西山窑组煤系地层发育分布规律与沉积特征分析该沉积期的沉积环境与沉积地貌特征。地层分布特征表明,沉积中心位于凹陷中北部,具有南缓北陡的沉积地貌特征;在凹陷中心煤层发育厚度普遍较大,说明该时期为马朗凹陷填平补齐的重要时期;沉积相标志表明该时期为温暖湿润,植被较为发育的沉积背景,主体上为浅湖沼泽的沉积环境。     

煤基质扩散系数对煤层气开采影响的数值分析

针对煤层的双重孔隙特性,采用考虑了Fick第一扩散定律和考虑有效应力的渗透率模型对煤层气的开采过程进行研究,探讨了扩散系数对煤层气开采的影响作用。采用不同的扩散系数值(1.2×10-10 m2/s与1.2×10-13 m2/s),通过数值计算,对煤层气的产量演化过程进行分析。计算结果表明:扩散作用主导的煤层气生产过程要远远长于自由相气体主导的煤层气生产过程,具体来说,基质气体压力演化过程的时间尺度(109s)比裂隙气体压力演化的时间尺度(107s)要高两个数量级;在煤层气解吸过程初期,不同的基质扩散系数对产量的影响不明显;在解吸过程后期,两种情况下单位时间内的煤层气产量相差很大,最终可达到三个数量级。     

沁水盆地深煤层注入CO_2提高煤层气采收率可行性分析

探讨CO2注入深煤层提高煤层气采收率可行性对于解放我国丰富深部煤层气资源具有积极意义。分析了沁水盆地不同深度条件下储层参数的变化规律,开展了CO2注入煤层增产效应的数值模拟研究。结果显示,煤储层参数随埋深呈非线性变化且各参数显著变化深度具有较好的对应性,存在500~600 m,950~1 150 m两个关键转折界限,据此将煤层划分为浅部、过渡、深部三带。随着埋深增加煤储层强非均质向均质转换,即所有参数在浅部较为离散而深部收敛。通过不同深度煤层的CO2注入生产效果模拟显示,注入CO2后煤层气采收率均得到不同幅度提高;注入CO2提高煤层气采收率效果由过渡带、浅部、深部逐步递减;注入时间越早和越长,提高采收率效果越显著;要实现深部煤层气采收率显著增加必须保证一定的CO2注入量;深部CO2封存优势显著。     

鄂尔多斯盆地西缘煤系非常规气共生组合特征

煤炭资源的多重价值体现在含煤岩系中多种矿产资源的共生组合与共采潜力,除煤层自身之外,煤层气、页岩气、致密砂岩气等煤系非常规天然气（煤系气）共生共存的现象已日趋受到业界的关注。研究这些煤系非常规气的共生组合模式,有助于煤系气的综合勘查和开发。通过对鄂尔多斯盆地西缘煤系非常规气成藏地质条件的研究,以典型钻孔的岩性组合、沉积序列和测试数据分析为例,确定了煤系气的有利层段。结果显示：区内太原组上段、山西组下段,以及延安组一段上部、二段和三段具有煤系非常规气的勘探潜力,如JM107钻孔延安组三段876～897 m处,4煤和4上煤附近,为良好的煤系气层段。据此,建立了3种煤系非常规气共生组合模式,初步探讨了煤系非常规气的共生耦合机制。     

韩城区块煤层气井产出煤粉特征及主控因素

煤层气排采过程中的煤粉问题是制约煤层气井产能的主控因素之一,为了揭示煤粉的产出机理和查明煤粉的来源,以韩城区块为实验区,通过现场观测和描述,采用透光显微镜、激光粒度测试仪、X射线衍射和反射偏光显微镜,从浓度、粒度、成分等方面对煤层气排采中产出的煤粉特征进行分析,结合煤层气主力开发煤层特征,指出了煤粉产出的主控因素有井型、完井工艺、排采制度、煤岩特征、煤体结构和煤层结构等,而煤体结构(构造破坏)是煤粉产出的首要控制因素。     

煤粉产出对高煤阶煤层气井产能的影响及其控制

从实际资料入手,应用扫描电镜,测井解释等方法,系统研究了煤粉产出的机理,分析了煤粉产出对煤层气井产能的影响,并积极探索控制煤粉产出的方法.研究认为:煤粉产生的主要原因包括地应力变化导致煤岩基质破裂、钻井工具研磨及压裂支撑剂的打磨,并与煤岩性质密切相关;软煤层是煤粉的主要来源,其黏土矿物成分高达16.75%~22.53%,电阻率比原生结构煤低一个数量级,基本在1 kΩ·m以下,而自然伽马、声波时差明显偏高;水平钻井和压裂射孔避开软煤层段施工与使用高圆度压裂支撑剂等是降低煤粉产出的有效方法,应用防砂泵以及科学的排采技术可以有效降低煤粉产出对煤层气产能的负面影响.     

煤层气井产气通道内煤粉运动特征分析

基于脱落煤粉滚动启动条件和运移,建立了煤粉脱落、运移和堵塞的孔隙度和渗透率模型;分析了煤粉排出量对煤层孔隙度和渗透率的影响。依据该渗透率模型,研究煤粉适度排出理论,建立煤粉适度排出模型和携煤粉地层液速度窗口模型,使脱落的煤粉适度排出,疏通渗流通道,增加渗透率提高单井产气量。结果表明：煤粉的脱落增加了煤层的孔隙度和渗透率,而煤粉的沉积堵塞减少了煤层的孔隙度和渗透率;渗透率随煤粉的排出量的增加呈二次关系增大,煤层排出脱落煤粉可在一定程度上改善储层物性,提高煤储层的孔隙度和渗透率;采取压裂增产的煤层气井支撑剂粒径为20/40目正排列时,通过的最大煤粉粒径为0.16 mm,排液量大于13.53 m 3/d有利于粒径小于0.1 mm脱落的煤粉排出,最大限度地提高煤层渗透率,增加煤层气单井产气量。     

煤体瓦斯愈渗机理与研究方法

以物理学单纯孔隙介质的愈渗概念与方法为基础，提出了孔隙、裂隙介质愈渗研究方法，针对煤体中瓦斯赋存与渗流问题，在二维情况下，通过数值试验研究揭示了连通团个数、最大连通团孔隙比随孔隙率和裂隙分形维数的变化规律．结果表明，在裂隙数量分布初值n0=1的标准情况下，随着裂隙数量、分形维数增加，连通团个数对应的孔隙率点由30％逐渐降低到20％左右；当孔隙率高于35％时，裂隙数量分形维数高于1．45以后，最大连通团孔隙比增加较快，低于此值时，所有连通团包含的孔隙数均极小，这就是煤体低渗透的本质．     

煤系地下水的硫酸盐还原菌与水文地球化学效应

为探索煤系地下水的硫酸盐异常偏低的机理,从井下705 m深钻孔地下水中分离得到1株硫酸盐还原菌GY-2,经16S rRNA测序及序列对比,鉴定为滴状脱硫肠状菌（Desulfotomaculum guttoideum）。实验结果显示,该菌株只在厌氧条件生长,适宜环境为中温、中性-弱碱性、中低矿化度的封闭含水地层,Fe 2+ 对菌株生长有显著促进作用。菌株的发现证实了煤系深部地下水的还原作用和硫酸盐还原菌的存在,对部分煤矿区地下水（HCO - 3 +CO 2- 3 ）/SO 2- 4 之比随着地层的埋深逐渐加大,而由大到小再到大的规律用硫酸盐还原作用和地下水氧化还原电位与水质类型对应关系作出了解释。