不同煤体结构类型煤的导电性质研究

为了从测井曲线中正确解译出原生结构煤和构造煤,指导煤矿安全生产和煤层气开发,使用4263B型LCR参数测试仪测试了频率1、10、100 kHz下原生结构煤和构造煤的视电阻率。测试结果表明：构造煤的视电阻率小于原生结构煤的视电阻率;在烟煤阶段煤岩的视电阻率随变质程度增加而增加,而到了无烟煤阶段突然减小;煤的视电阻率与测试频率成反比;煤的导电性具有各向异性特征,煤的不同极化方向视电阻率不同。对原生结构煤和构造煤导电性差异的研究有助于提高测井曲线解译的准确率。     

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。     

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。     

工作面坑透资料在瓦斯地质预测中应用的研究

在查明构造软煤与硬煤分层视电阻率差异的基础上,阐明了利用工作面坑透资料解释地质构造以及构造软煤,圈划工作面内构造软煤异常区,进而预测工作面煤与瓦斯突出危险区(带)的瓦斯地质方法。     

基于测井资料的临汾区块煤体结构识别及其分布规律

煤体结构类型与煤层气排采中煤粉产出密切相关,准确评价煤体结构类型对煤层气勘探开采具有重要意义。通过对临汾区块参数井煤芯样品和测井响应参数对比分析,划分了区内煤层煤体结构类型,总结了不同煤体结构类型对应电阻率、井径、自然伽马曲线组合特征,利用测井参数组合特征识别了临汾区块5#和8#煤层的煤体结构类型,并预测了煤层煤体结构平面分布。研究表明,5#和8#煤层煤体结构分布主要受控于古驿-窑渠背斜构造及其两翼断裂构造,Ⅲ类煤主要发育在背斜东翼的断裂构造附近。     

围压下构造煤的波速特征实验研究

利用弹性波参数测量系统，对不同岩石及不同类型的构造煤在高压下的波速变化进行了测试，结果表明，随着围压增加构造煤的波速增加，随煤结构破坏程度增加构造煤的波速降低，并对围压，煤中水分和煤结构类型等因素的影响波速的机理进行了探讨。     

下峪口井田煤与瓦斯突出瓦斯地质分析

根据以往资料和实验测试结果,研究了下峪口井田煤与瓦斯突出的分布特征,采用定量的方法对煤与瓦斯突出的控制因素进行了分析,并确定了突出危险性预测指标及临界值。研究认为:本区突出点分布有明显的分区分带特点,影响煤与瓦斯突出的主要因素为褶皱构造、煤层埋深、煤体结构类型、瓦斯含量与瓦斯压力。瓦斯含量与瓦斯压力是突出产生的基础,褶皱构造、煤体结构类型与埋深是产生突出区域分布的主控因素。     

瓦斯压力对煤体电阻率影响规律与机制

为了研究瓦斯对煤体电阻率的影响规律,建立了含瓦斯煤体电阻率测试系统,测试分析了不同瓦斯压力下不同矿区煤样电阻率的变化规律,系统阐述了瓦斯压力对煤体电阻率的作用机制。结果表明:随着瓦斯压力的增大,煤体电阻率均呈下降趋势,电阻率y与瓦斯压力x符合y=a+bln(x+c)(a,b,c为常数)的关系,且相关系数较高,电阻率在试验前期下降幅度较大,后期下降幅度变小并趋于平稳;瓦斯对煤体电阻率的影响可分为热力学、电学、力学3种机制,含瓦斯煤体视电阻率的呈现是3种机制共同作用的结果,煤的吸附放热过程、导电能垒的下降和应力对煤分子的作用都会导致含瓦斯煤体电阻率的下降,其中应力对煤分子的作用即应力作用机制为主导机制。     

潞安矿区构造软煤展布规律及其对开发效果影响的探讨

本文以潞安矿区为例,基于岩心、测井曲线建立了煤体结构识别图版,划分了已开发区煤体结构,总结了构造软煤展布规律,探讨了其对压裂及排采工程的影响。研究表明,构造软煤与硬煤测井相应特征差异大,具有深侧向电阻率降低、深浅电阻率幅差增大及井眼扩径等特征。利用识别图版能有效划分出构造软煤,划分结果显示,构造软煤带的平面展布特征主要受大断裂构造控制,而局部小断层、褶皱控制了软煤层的发育程度。在实际生产过程中随着软煤层厚度的增加单井产量呈现下降趋势;究其原因主要是常规压裂在软煤层中造缝效果差,且排采过程中易产出煤粉,堵塞裂缝,导致单井产能降低。     

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。     

瞬变电磁法在煤矿采空区勘查中的应用研究

为了核实某煤矿矿区采空区范围,在地质概况及地球物理特征基础上,采用瞬变电磁法研究了某煤矿二₁煤层采空区分布,分析了了工作布置、技术措施及数据处理步骤,根据视电阻率等值线图分析,得到在勘探区共划分了各类电性异常17个;根据勘探区顺二₁煤层电性分布特征,把勘查区分为3个异常区段;根据勘探区顺二₁煤层视电阻率切片图以及各测线视电阻率剖面图的异常形态,结合调查采空区的形态,对勘探区的二₁煤层采空区异常区进行推断解释,然后结合核实测量与钻探验证,得到了某煤矿内二₁煤层可靠的采空区范围及分布情况。研究为下一步资源储量核实提供依据。     

采煤工作面底板水视电阻率全方位探测方法

深部煤层开采受下伏灰岩水害威胁日益严重,探测采煤工作面底板富水区是保障安全生产的一项重要工作。目前,矿井电法是富水区探测的主要手段之一,但存在对富水区定位不准的问题。为进一步提高对采煤工作面底板岩层富水区的判定精度,在充分分析单巷电法和双巷电透视法优缺点的基础上,通过对视电阻率观测与反演方法的改进,提出视电阻率全方位探测方法。以全空间球状模型为例,给出了球状模型外空间中任意三极装置的视电阻率表达式。针对采煤工作面内侧、巷道和外侧底板不同位置的5个低电阻率模型,分别计算了全方位和双巷透视视电阻率数据,通过三维反演分别获得了采煤工作面底板岩层的电阻率图像,对比可见:①在平面上,前者的低阻核心区与5个模型位置一致;后者的低阻核心区与工作面内侧及巷道底板的3个模型位置一致,而与工作面外侧底板的2个模型位置存在误差,误差系数分别为1.0和2.0,反映工作面外侧模型距离巷道越远,误差则越大;②在垂向上,两者对模型深度的判定均存在不同程度的误差,但相比而言,前者定位误差小,对模型深度的判定更准确。分析结果表明在全方位视电阻率反演过程中,单巷测深数据与双巷透视数据之间能够相互约束,促使低电阻率球状模型的准确归位,体现了全方位视电阻率探测方法的优越性。工程实践进一步表明了该方法的准确性和可靠性。     

煤层气井排采过程中煤储层水系统的动态监测

为了研究煤层气井排采过程中煤储层水系统的动态传播特征,基于煤系不同岩层不同含水状态的导电性差异,在沁南地区选择一口煤层气排采井,分别在该井排采前、排采半年后进行了煤储层水系统瞬变电磁动态探测。在该井排采范围内设置400 m×300 m的矩形测网,垂直地层走向布置16条测线,每条测线上布置400个测点,在测网内部形成20 m×10 m的观测坐标网格,通过数据采集、资料处理与定量解释,获得排采前、排采半年后各测线、测点煤系视电阻率对比图、视电阻率拟断面对比图、视电阻率顺层切片图,分析结果表明排采前煤储层水系统分布相对较均一,排采半年后煤储层水系统非均质性十分明显。在连通性差的区域,排采半年后煤储层水系统中静水储量部分被排出,煤层及其顶板砂岩视电阻率有不同程度地升高;在连通性较好区域,由于地下水动态补给,煤层及其顶板砂岩视电阻率降低。     

数字测井在山东菏泽皇镇集勘查区的应用

在山东省菏泽市牡丹区皇镇集勘查区,应用PSj型数字测井仪进行了煤田数字测井工作,选择3种以上的测井参数:视电阻率、人工伽马长(短)源距、自然伽马、自然电位、声波时差,确定、厚度和结构,标志层以及煤层的深度岩性划分方面取得了很好的效果。     

新疆艾丁湖矿区煤质特征及煤炭资源清洁利用方式探讨

为了实现新疆煤炭资源的清洁高效利用,笔者以新疆艾丁湖矿区为研究区,通过对矿区6煤层勘查钻孔煤质化验并结合采样测试,对矿区6煤层煤岩、煤质特征进行了系统的分析,并绘制了灰分、挥发份、H/C、硫分等值线图,分析其变化规律及对气化、直接液化的影响,在此基础上,结合气化用煤和直接液化用煤评价指标体系,分析其清洁利用方式。结果表明：艾丁湖矿区煤质具有低灰、低硫、高挥发分、较低灰熔点和可磨性指数较高等特点,其中一勘查区、干沟煤矿勘查区符合一级液化用煤煤质评价指标,可作为优质液化用煤,二勘查区、三勘查区、四勘查区由于灰分较高,符合二级液化用煤煤质评价指标,可作为普通液化用煤;二勘查区东南区域符合二级干煤粉气流床气化用煤评价指标,可作为气化用煤。     

煤矿深部采区岩层富水性短偏移距瞬变电磁法探测

为了解决矿井深部岩层水文地质条件的探测,论文探讨了接地线源短偏移距瞬变电磁法的理论及应用。论文介绍了基于感应涡流场电性源短偏移距瞬变电磁法的基本原理和工作方法,结合某煤矿深部采区岩层富水性探测,分析了测区地层的地球物理特征,在视电阻率和深度精细计算处理的基础上,详细分析了瞬变电磁法采用接地线源短偏移距装置进行大采深岩层富水性探测中的地质效果和可靠性,实现了采用1000m的短偏移距达到1500m的探测深度。研究表明,电性源短偏移距瞬变电磁法在探测深部采区岩层富水性方面具有探测深度大和地质效果好的特点。     

矿井瞬变电磁探测技术在煤系地层探测中的研究与应用

 介绍了矿井瞬变电磁探测技术的基本原理,从瞬变场的结构出发,说明视电阻率计算公式与地面的区别。通过调整天线的法线与巷道迎头左侧、正前方和右侧的角度,布置11个测点,可以探测迎头前方的地质异常。让天线的法线方向与煤层工作面顶、底板分别成450,可以探测工作面顶、底板方向岩层的电性变化情况。对采集到的数据进行处理,绘制视电阻率等值线断面图,结合地质资料可以准确判定地质异常区域的位置和富水性强弱。探测结果表明,该方法在煤矿水文探测中效果较好,对解决煤矿水文地质问题是一种快捷、高效的勘查手段。     

低阶煤储层甲烷吸附解吸过程中导电性变化规律

为了系统探究甲烷吸附解吸过程中低煤阶煤储层导电性变化规律，以彬长地区4#煤层为研究对象，通过测定不同煤岩组分样品甲烷吸附解吸过程中的电阻率，探究吸附和解吸过程中煤的导电性变化规律及机理，并对比分析不同煤岩组分导电性变化差异。研究认为，升压吸附过程中煤的导电性逐渐增强，电阻率与吸附量、平衡压力之间的关系可用一元二次函数描述；降压解吸过程中煤的电阻率小幅度回升，其与吸附量、平衡压力之间为线性关系；甲烷吸附过程中放热和煤基质膨胀变形，使得导电性增强，解吸过程中吸热和煤基质收缩，使得导电性变差；甲烷吸附会导致煤的结构发生不可逆转的变化，即使甲烷解吸后，煤的电阻率也难以恢复到初始水平；暗煤灰分高，孔喉结构相对均匀，双电层带电粒子更少，导电性较镜煤弱，加之暗煤吸附能力强，使得其在吸附过程中电阻率下降幅度和速率更大。