彬长矿区直罗组砂岩含水层孔隙结构及分形特征研究

为了研究彬长矿区直罗组砂岩含水层的微观孔隙结构及分形特征,采用扫描电镜（SEM）获得不同深度下砂岩表面的孔隙规模、周长、面积及形态特征等表征参数,同时结合分形理论对砂岩含水层孔隙结构分形维数和形态特征进行深入分析。研究结果表明：彬长矿区直罗组砂岩含水层孔隙发育、形态多样,孔隙空间由大孔、中孔、小孔和微孔4种孔隙类型组成,其中中孔和大孔占孔隙总面积较大,是直罗组砂岩含水层主要的储水空间;根据砂岩样品提取的孔隙周长和面积,得到砂岩孔隙分形维数较大,孔隙分布不均匀,孔隙形态偏复杂。     

压汞法研究硅藻土和沸石的孔结构

本文介绍了用压汞法测定硅藻土吸附剂和天然沸石催化剂的大孔结构,并结合吸附比表面的数据评估了加热、酸化对硅藻土中孔半径为4×10~(-3)微米(40A)前后孔结构变化的影响。通过对天然粒沸石催化剂和沸石粉再造球催化剂的压汞测试,发现了它们的不同的孔结构,并初步考察了它们的热稳定性。     

恒速与高压压汞实验表征致密砂岩储层孔喉结构差异性分析

针对致密储层孔喉非均质性强的特点,选取延长组致密砂岩样品分别进行高压压汞和恒速压汞测试,探讨2种方法在研究致密砂岩储层孔喉结构的差异性。结果显示:高压压汞实验由于高的进汞压力和汞的流速,常会遗漏一些大孔的信息,所测的进汞曲线反映的是某一喉道控制的进汞体积,不能定性得到喉道和孔隙的信息;恒速压汞实验的优点是可以定性孔隙和喉道,更适用于孔、喉性质差别很大的低渗透、致密储层。恒速压汞实验计算孔隙半径应用等效球法,计算出的孔隙半径偏大,导致孔隙和喉道曲线呈明显双峰状,并且由于恒速压汞实验进汞压力小,对小于0.12 μm的孔喉不能识别。对致密储层孔喉的精确研究,需要结合2种实验的优点共同表征。     

锦界煤矿侏罗系砂岩微观孔隙结构类型及富水性研究

砂岩富水性是顶板突水危险性评价的重要指标之一,研究砂岩的微观孔隙结构,对于认识其与含水层富水性的关系具有重要的意义,以锦界煤矿3-1煤顶板侏罗系砂岩为例,通过薄片鉴定和压汞实验对所采集到的砂岩样品的微观孔隙结构进行研究,最终对比钻孔单位涌水量,分析该区砂岩微观孔隙结构与富水性的关系。研究结果表明:侏罗系延安组砂岩中泥质的含量(平均25.5%)大于直罗组砂岩中泥质的含量(平均4%)。将砂岩的孔隙结构按照毛管压力曲线形态和排驱压力大小划分为Ⅰ类低排驱压力型、Ⅱ类中排驱压力型和Ⅲ类高排驱压力型。Ⅰ类低排驱压力型砂岩以大于10μm的粒间和晶间孔隙为主,将该区大于10μm的孔隙定为有效孔隙,则其有效孔隙占比达61.68%,且该含水层承压水头在66.30 m左右,具有一定的压力水头,大量赋存在孔隙中的重力水在一定的压力水头下自由移动,是其中等富水性的重要原因。Ⅱ类中排驱压力型砂岩以0.1～10.0μm的颗粒内和粒间孔隙为主,该类孔隙体积占51.44%。Ⅲ类高排驱压力型砂岩以小于0.1μm的晶粒内孔隙为主,该类孔隙体积占45.32%。Ⅱ类中排驱压力型砂岩和Ⅲ类高排驱压力型砂岩的有效孔隙仅占21.92%,此类砂岩为弱富水性。     

基于集对分析-可变模糊集耦合法的砂岩含水层富水性评价——以宁东矿区金家渠井田侏罗系直罗组含水层为例

我国西北地区的侏罗系煤炭资源开采过程中面临顶板水害威胁,其危害程度与煤层上覆地层的水文地质结构有关,对煤层顶板含水层富水性进行合理有效的预测评价,有利于对顶板水害防治做出科学的决策,从而实现安全开采。以宁东矿区金家渠煤矿为例,基于岩性,选取了砂岩等效厚度,砂岩岩性系数,砂泥互层数3个评价因素,建立了岩性影响指数评价指标;基于构造,针对断层、褶皱,选取了断层交端点密度、断层规模密度、煤层倾角变异系数3个指标作为主采煤层上覆直接充水含水层-直罗组砂岩含水层富水性的评价指标。在此基础上,引入集对分析-可变模糊集耦合评价方法,构建了基于集对分析-可变模糊集耦合评价法的直罗组含水层富水评价模型。利用"联系度"实现了富水评价指标与评价等级间的反映联系,利用"相对隶属度函数"实现了富水评价指标值之间的有机融合。在富水性相对分区的基础上,以研究区钻孔抽(放)水试验的单位涌水量为基准,综合确定了研究区富水性分区,结果表明,研究区整体富水性较弱,具有中等、弱2个等级分区,其中富水性中等区域主要位于研究区中北部,富水性弱区主要位于南部、东部及西部。     

联合微米CT和高压压汞的致密储层孔喉网络结构差异定量评价

阐明致密储层孔喉网络结构特征对明确油气富集主控因素,预测有利储层分布具有重要意义。联合微米CT和高压压汞技术,构建包括主流孔喉半径、幂指数、孔隙连通率和多重分形维数在内的孔隙结构参数,对鄂尔多斯盆地延长组长8—长6段孔喉半径分布、孔喉网络非均质性和连通性及其差异进行定量评价。结果表明,长6和长8段样品孔径分布特征较好,长6段主流孔隙半径为2.27 μm,幂指数最小,储集能力最强。长8段样品0.1~0.5 μm的喉道比例最高,对储层可动流体分布的控制作用最强。不同层段样品非均质性差异明显,在半径大于1 μm区间内,长7段非均质性最弱,孔隙结构最好。长7和长6段样品的孔隙连通性要好于长8段,配位数和孔体积的有利匹配能提高储层孔隙连通性。     

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。     

基于压汞法的软、硬煤孔隙结构差异性研究

为了研究软、硬煤孔隙结构的差异性对煤与瓦斯突出的影响,采用压汞法对桂箐煤矿软、硬无烟煤进行试验研究,分析对比了软、硬煤孔隙结构特征,结果表明:软、硬煤进、退汞曲线均未重合,孔隙分布较广泛,软煤微孔孔体积最为发育,微孔孔面积占98%以上,有利于瓦斯的储存,但是构成渗透容积的大、中孔及裂隙发育较少,并且存在"细颈瓶"型孔,导致软煤渗透性较差,不利于瓦斯的扩散及渗流;硬煤微孔孔体积和孔面积均发育很少,而可见孔及裂隙比较发育,因此,硬煤渗透性较软煤强,有利于瓦斯的流动及抽采;总的来说,软煤较硬煤更易发生突出。     

基于micro-CT扫描的孔裂隙结构表征及渗流模拟

以羊场湾不粘煤为研究对象,基于micro-CT扫描实验和Avizo处理软件,对煤中孔裂隙、矿物质以及煤基质进行精确提取与分割,并通过三维重构技术,得到了连通孔裂隙模型;在此基础上,进一步建立了具有孔裂隙形态学拓扑结构的等效孔隙网络模型,统计分析了煤中孔喉结构参数,包括孔隙半径、孔隙体积、喉道半径、喉道长度以及配位数;基于孔隙尺度的渗流模拟,实现了孔裂隙空间单相水的可视化渗流过程,并计算了3个方向的绝对渗透率。研究结果表明:羊场湾不粘煤中以片状孔隙群和大尺度互相垂直的裂隙发育为主,平均孔隙半径和喉道半径分别为106、27.79μm,平均配位数为3.45;在单相水渗流过程中,孔裂隙空间内的渗流速度明显高于流入流出端,3个方向的渗透率表现出明显的各向异性,其中y方向的绝对渗透率数值最大,x方向的渗透率最小。     

基于压汞法的煤岩各段孔隙的分形特征

采用压汞法对大同和屯留煤样进行微结构测试。根据煤岩孔隙不同半径范围内累积孔隙体积分数所占的比例大小对孔隙进行了大小分类。结合孔隙结构分形维数计算原理,通过线性回归计算了各类孔隙的分形维数。结果表明用分段回归方法计算煤中不同孔隙的分形维数能较好地反映复杂的孔隙结构。小孔分维数较小,中孔和大孔分维数较大,说明中孔和大孔孔隙结构很不均匀,煤岩孔隙在这个阶段的分布离散性较大。     

彬长矿区小庄矿宜君-洛河组砂体预测研究

研究分析了影响彬长矿区砂体预测的难点,分析了影响宜君-洛河底界面反射波特征的因素,并以小庄矿井为例,进行砂体预测,得出了宜君-洛河组砂体厚度变化及其与主采煤层顶板之间的间距变化规律,为矿方后续开采提供了丰富的地质信息。     

彬长矿区煤岩孔隙特征的实验研究

为了研究彬长矿区煤岩孔隙特征,采集彬长矿区大佛寺煤矿4#、4#煤层和胡家河煤矿4#煤层样品,通过肉眼挑选出宏观煤岩组分中的镜煤和暗煤,分别进行低温液氮吸附、扫描电镜实验。结果表明,大佛寺井田4#、4#煤层更有利于煤层气资源勘探开发;相对于镜煤而言,暗煤更有利于煤层气资源勘探开发。     

彬长矿区巨厚洛河组垂向差异性研究

彬长矿区白垩系洛河组砂岩含水层是威胁矿井安全的主要充水含水层。为了查明其水文地质条件,采用地面与井下钻探、水文测井、抽(放)水试验、水化学测试、岩样测试及水文长观等手段进行探查与研究。结果表明洛河组含水层可分为上、下两段。洛河组含水层上、下段在地层厚度、岩性、富水性、水文地质参数、水质、水温等方面存在显著差异。     

基于压汞技术的构造煤孔隙结构多重分形表征

依托渭北煤田韩城矿区煤样,基于压汞技术采用多重分形理论分析构造煤孔径分布的非均质性,计算其多重分形谱f(a),并分析了多重分形参数随变形程度增强的变化规律。结果表明:煤样压汞孔径分布具多重分形特征,但不同类型构造煤孔径分布的多重分形程度存在明显差别。随构造变形增强,f(a)谱由右钩状(碎裂煤)转化为左钩状(碎粒煤、糜棱煤),奇异性指数α0、f(a)谱宽度αq--αq+及左锋宽度α0-αq+升高,说明强烈的脆性变形和韧性变形易使孔隙结构趋于复杂,孔隙团聚特征增强,孔体积高值分布非均质性加大,渗透性变差。α0和α0-αq+可作为区分构造煤孔隙结构差异演化的主要指标。多重分形参数变化可归因于由构造变形增强所引起的孔体积峰值的转变、碎粒孔的产生及显微构造的不均匀分布。     

彬长矿区综采工作面导水断裂带发育规律

针对彬长矿区侏罗系煤层开采受顶板洛河组含水层水害影响严重,煤层顶板导水断裂带发育规律不明确的问题,以亭南煤矿综采204工作面为研究对象,采用冲洗液消耗量观测和简易水文观测方法,辅助开展钻孔彩色电视窥视综合探查手段,研究综采大采高工作面煤层开采顶板导水断裂带发育规律。结合国内针对综采工作面煤层顶板导水断裂带发育高度经验公式分析,修正得出适用于彬长矿区综采工作面的导水断裂带发育高度确定方法。     

彬长矿区煤层气水平对接井欠平衡钻井技术

为了增加彬长矿区煤层气水平对接井后期的排采效果,采用欠平衡钻进技术施工水平对接井;通过建立数学模型对环空压力损耗、井底欠压值的范围以及直井注气的流量控制等关键技术参数进行计算,并应用于彬长矿区某对接井组的钻井工艺。数学计算和现场应用结果表明:彬长矿区适合采用欠平衡水平对接井的施工,当水平段长度小于600 m时,可采用注液量0.45 m~3/min和注气量35.5 m~3/min的方式达到井底欠平衡状态;当水平段长度大于600 m时,可采用注液量0.6m~3/min和注气量35.5 m~3/min的方式达到部分井段可控过平衡状态,进而实现了煤层段较大进尺的同时有效保护了储层,后期增产效果明显。     

彬长矿区煤层气“零”排放技术研究与实践

本文介绍了陕西彬长矿区煤层气综合利用技术的研究与成果,重点介绍了彬长矿区低浓度煤层气和通风瓦斯的利用解决方案,实现煤矿生产过程中瓦斯“零”排放的研究成果与实践.     

高位瓦斯抽放巷技术在彬长矿区的应用

针对高瓦斯矿井低透气性煤层采煤工作面瓦斯危害情况,采用顶板岩石走向高位瓦斯抽放巷治理技术,分析确定了高位瓦斯抽放巷的合理布置参数。现场实践证明,该项技术适合彬长矿区采煤工作面现场条件,保证了采煤工作面的安全回采。     

彬长矿区顺层抽采定向钻孔与常规钻孔的间距对比

在水相渗流和瓦斯解吸理论的基础上,研究了获取顺层预抽钻孔抽采半径的理论方法,得出了瓦斯含量降低30%以上的顺层钻孔抽采半径。研究认为,顺层预抽钻孔抽采半径的影响因素包括:钻孔半径、孔内压力、煤层特性和抽采时间,决定定向钻孔和常规钻孔效益优劣的因素是抽采时间。     

彬长矿区软底巷道变形特征及治理方案

针对彬长矿区蒋家河煤矿4号煤底板为铝土质泥岩及顶板易淋水的特点,在ZF1404工作面巷道采用锚网支护、π型梁配合单体液压支柱抬棚、单体液压支柱配合铰接梁超前、大断面处采用木垛充填等支护措施,同时加快工作面推进度、加强排水及巷道日常维护,有效地控制了软底巷道变形,提高了工作面生产效率,缓解了生产被动的局面。