【摘 要】
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我国煤层气资源丰富,发展煤储层地质学理论与技术有助于煤层气勘探开发的进一步突破.基于对文献调研与分析,阐述了煤层气储层地质与表征技术的研究内容及进展,分析了前缘发展方向.研究认为,煤层气储层地质学研究正在从宏观向微观、从定性向定量、从单学科到多学科协同发展,研究内容涉及煤储层成因类型、沉积环境、构造作用、应力特征、物性特征、几何形态、井网布置方式、储层改造及保护、井网调整及优化等产业全过程;煤层气运聚动力分为2类,一类是在气体浓度差作用下的扩散-渗流机制,另一类是压差或势差作用下的水动力-浮力机制;构造挤
【机 构】
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中国地质大学(北京)能源学院,北京 100083
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我国煤层气资源丰富,发展煤储层地质学理论与技术有助于煤层气勘探开发的进一步突破.基于对文献调研与分析,阐述了煤层气储层地质与表征技术的研究内容及进展,分析了前缘发展方向.研究认为,煤层气储层地质学研究正在从宏观向微观、从定性向定量、从单学科到多学科协同发展,研究内容涉及煤储层成因类型、沉积环境、构造作用、应力特征、物性特征、几何形态、井网布置方式、储层改造及保护、井网调整及优化等产业全过程;煤层气运聚动力分为2类,一类是在气体浓度差作用下的扩散-渗流机制,另一类是压差或势差作用下的水动力-浮力机制;构造挤压应力主要通过骨架岩石的变形改变含水层与隔水层,并影响到流体渗流网络的输导能力;沉积压实主要影响孔-裂隙空间及喉道,沉积物沉降速度过快容易形成异常高压带,不利于储层流体流动;流体在三维空间中所处的温度不同,温差效应常会引起流体发生瑞利和非瑞利对流驱动,一般浅部低温、密度较大的流体会向下运动,而深部高温、密度较小的流体会向上运动;渗透率研究经历了4个阶段,包括表观现象与经验推测定性分析、多种理化效应与细化各因素作用影响机制、数学模型与数值分析等多种模拟手段定量表征以及精细完善储层微米尺度传输介质渗透率动态变化.研究指出,未来需要精细研究深部构造煤和热改造煤储层纳米级孔隙气体的赋存状态与扩散运移机理,建立健全煤系非常规天然气合采技术制度,根据纳米孔隙超量吸附的聚散过程厘定不同温压条件下煤储层微纳米孔隙中气体凝聚与游离空间变化.
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为探究我国各地区煤炭利用效率发展现状,采用非期望产出SBM模型对我国2011-2017年30个省(市)的煤炭利用效率进行测算,并运用模糊集定性比较分析法(fsQCA)探讨了煤炭利用效率的提升路径.结果 表明:我国煤炭利用效率仍有待提升,但总体呈上升趋势,东部、中部和西部地区的煤炭利用效率依次递减;煤炭利用效率具有“多重并发”的特点,即实现高效发展需要多个因素共同作用;提升煤炭利用效率的路径有4种,即科技创新驱动型、人力资本驱动型、产业结构驱动型和综合发展驱动型.
为研究煤层开采过程中底板渗透性变化规律,利用Rock Top多场耦合试验仪,采用稳态和瞬态2种方法测得不同应力作用下红砂岩渗透率,对红砂岩加载过程中内部裂纹发展变化规律及渗流特性进行分析,结果表明:对岩样进行应力差20 MP a等梯度加载,全应力-应变曲线呈台阶状,根据裂纹体积应变法确定应力-应变各阶段的应变阈值,可将其划分为5个阶段:压密闭合阶段—线弹性阶段—裂纹稳定扩展阶段—裂纹非稳定扩展阶段—峰后应变与破坏阶段;利用渗流进、出水口双泵设计,在5个渗透压差下利用稳态法测试不同应力作用下岩石渗透率,结果
矿山安全工作较少考虑地震灾害的影响,不能满足国家新时代新形势对矿山安全提出的新要求.研究了煤矿遭受地震灾害典型案例,探讨了煤矿生产事故与地震灾害之间的关系,并针对地震诱发煤矿次生灾害防治存在的主要问题,研究了以煤矿生命线系统为主的承灾体隐患类型,揭示了承灾体隐患与震后煤矿次生灾害类型之间的关系;在此基础之上,研究提出了地震诱发煤矿次生灾害隐患排查方法,构建了地震诱发煤矿次生灾害隐患排查指标体系.研究结果表明:煤矿抵抗地震诱发次生灾害的承灾体隐患类型较多,地震可能诱发的煤矿次生灾害类型包含次生矿井水害、次生
为研究综采工作面采动覆岩压实区演化综合因素影响效应,运用物理相似模拟试验及理论分析相结合的研究方法,开展不同采高(2,4,6 m)、不同推进速度(3,5,7 m/d)以及不同煤层倾角(0°,15°,30°)条件下的采动覆岩压实区裂隙演化规律研究,得到了压实整体形态随工作面采高、推进速度以及煤层倾角变化的演化规律.结果表明:采空区覆岩“三带”高度随着工作面采高的增大、推进速度的减小以及煤层倾角的增大呈线性增大趋势.采空区上覆岩层离煤层顶板越远,其贯通度越小,并在达到一定高度后,出现迅速减小的现象.受更高层位
现有冲击倾向性测试结果常表现出与冲击地压事故互为不充分不必要条件的关系,对于工程的参考价值有待进一步提高.为此,从冲击倾向性描述弹性能的本质出发,构建了从功能上能够还原弹性能积聚与释放的统计损伤物理模型,从基本物理行为的角度对应力-应变曲线的升降趋势,以及加载过程中能量的积聚与耗散进行了研究.结果表明:外载做功和能量释放贯穿加载全过程,目前以应力-应变曲线峰前、峰后段的相关特征分别描述弹性能积聚和耗散的方式能够简化计算,但未能反应真实的力学行为,基于物理模型进一步指出,试件的变形势能增量ΔWti本质上是当
岩层采动裂隙是破坏覆岩含水层威胁井下安全生产的直接原因,也是工作面推过后,地表持续下沉变形及生态累积影响的根源.为了解当前覆岩裂隙发生机制、演变规律、研究方法及生态影响与治理进展,实现资源开发与矿区环境的协调、可持续发展,阐述了采动裂隙演化规律与生态治理技术发展现状.介绍了煤矿采动裂隙的形成过程、裂隙类型、研究方法、监测手段及研究发展趋势;从开采影响的空间特征方面,从依覆岩裂隙、底板裂隙与地表裂缝3方面分类介绍了裂隙/裂缝演化规律及分布特征,重点分析了深部开采与我国西部沟壑区高强度开采地表裂缝形成的力学机
开挖卸荷作用下,岩体内部节理、裂隙易发生扩展贯通,极易发生失稳破坏,从而影响工程岩体稳定性.工程实践证明,注浆是修复裂隙岩体、提高围岩稳定性重要的手段.在收集整理国内外研究资料的基础上,对裂隙岩体注浆领域的研究现状进行了全面的归纳和总结,得到了以下关键结论:数十年来,裂隙岩体浆液扩散运移规律取得了较大进展,离散裂隙网络介质理论已成为研究的主流方向,浆液在裂隙内流动的本质是多相流作用下的应力-渗流耦合动态响应与反馈的过程;注浆通过浆液与破碎岩体形成的固结体,显著改善裂隙岩体的物理力学特性,增加整体强度,达到
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由于水资源短缺,陕北矿区利用采空区储存矿井水进行再利用,采空区储水量与采动裂隙空间分布密切相关,为准确预测采空区储水量,基于工作面上覆岩层断裂分带划分结果,确定煤矿地下水库的主要储水空间为垮落带与断裂带的裂隙空间,建立了采动覆岩裂隙率空间分布的计算方法,采用相似模拟试验得出了柠条塔矿1-2煤和2-2煤重复采动后上覆岩层的下沉曲线,计算出重复采动覆岩裂隙率在垂直和水平方向的空间分布情况.结果表明:沿垂直方向,随着高度增加,覆岩裂隙率逐渐减小,1-2煤开采后岩层裂隙率由1.87％逐渐下降为1.18％,2-2煤