韦二煤矿煤储层物性特征及煤层气资源前景

依据韦州矿区煤炭勘探煤层资料、煤层气参数井获取的储层资料，通过对煤层气开发地质信息的有效提取，对韦二煤矿煤储层物性进行深入分析、研究，对煤层气资源量进行了计算，并采用数模方法预测了煤层气抽采率，确定了地面煤层气抽采相对有利区。研究认为:区内煤层含气性整体偏低，煤层甲烷含量在0.20～11.73 m³/t，气含量高值区仅出现在部分煤层、局部区域。多期次构造运动致使裂隙发育复杂化，硬度变小，煤体结构多为碎粒—糜棱结构，渗透率降低。主要可采煤层煤层气资源量为5.55×10⁸ m³，资源丰度为1.51×10⁸ m³/km²，属中等丰度、小型煤层气藏。各煤层煤层气采收率较低，约为15%，可采潜力较差。资源量在煤层分布上相对集中，12、14、15煤层气含量4 m³/t以上重叠区域为煤层气地面抽采相对有利区块。     

湘中冷水江矿区煤层气地质条件分析

基于勘探资料和实验数据,分析了冷水江矿区煤层含气性和储层特征,估算了煤层气资源量。研究表明：研究区3、5煤层累计厚度3.5 m。3、5煤层含气量一般大于8 m³/t,最高可达20.37 m³/t。3、5煤层煤体结构较破碎,孔隙、裂隙发育,渗透性差,吸附性好,储层压力适中。研究区煤层气地质资源量28.37亿m³,资源丰度0.61亿m³/km²,资源前景较好。     

三塘湖盆地条湖-马朗凹陷煤层气甜点预测

三塘湖盆地煤层气勘探开发工作仍处于初期阶段,通过建立煤层气资源地质工程一体化评价方法,预测煤层气开发甜点区。结果表明,条湖-马朗凹陷煤层气赋存条件优越,9^#煤层主体埋深600～2 600 m,含气量1.3～4.5 m³/t,煤层厚度5.0～60.9 m,构造较为简单,顶底板岩性均以泥岩为主。优选煤层厚度、埋藏深度、顶底板岩性、构造、沉积相带、孔隙度、渗透率、脆性指数、破裂压力、泥质含量10个参数作为评价指标,预测煤层气甜点区(Ⅰ类区)主要分布于条湖凹陷东北部和马朗凹陷西部。     

注水压裂技术在焦作大水矿区煤层气开发中的应用

河南焦作矿区是我国著名的大水矿区,主采的二₁煤层含气量较高,一般在10~ 20 m³/t,是开发煤层气的理想区块。但煤岩本身渗透率普遍较低并且具有很强的压缩性,进而导致难以自然开采。为了探索矿区压裂抽采试验成功与失败的原因,通过对二₁煤层与底板的力学特征、构造特征、水文地质特征以及抽采试验的工艺数据的实例分析,阐明了水文地质作用对煤层气赋存及压裂抽采井产能的影响机理,即强烈的地下水径流作用,使原先游离于储层空隙中的煤层气逸散殆尽,孔隙水压也使得大量吸附于裂隙中的煤层气难以解吸,因而无法形成长期稳定的单井规模产量。     

贵州中岭-坪山区块多煤层煤层气可采性评价

煤层气资源可采性评价是煤层气勘探开发的前提和基础,是各种地质因素有效配置的结果。多煤层发育的黔西地区具有丰富的煤层气资源,其可采性值得关注,为了评价黔西地区煤层气资源的开发潜力,以中岭-坪山为研究区块,在分析构造特征、多煤层发育基本特征、煤层含气量、煤层吸附性的基础上,采用水头高度等效煤储层压力-等温吸附法,评价了等效储层压力、临界解吸压力、含气饱和度及采收率。研究表明,区内上二叠统龙潭组薄—中厚煤层发育,煤层数量多达50余层,可采煤层10～12层;煤层含气量较高,为8.25～15.44 m~3/t,平均11. 71 m~3/t;等效储层压力梯度较低,为0.59～0.95 MPa/hm,平均为0.80 MPa/hm;临界解吸压力分布在1.07～1.87 MPa,平均为1.56 MPa;含气饱和度较高为62%～82%,平均为72%;计算得出煤层气理论采收率分布在27.54%～48.66%,平均40.4%,高于全国平均水平,表现出较好的煤层气可采性特点,资源开发潜力大。含气量、储层压力等值线图及计算结果显示,含气量、储层压力、临界解吸压力、含气饱和度在平面上分布具有一致性,即高含气量区,等效储层压力高,临界解吸压力高,含气饱和度也高。煤层气富集区是未来开发的首选区域,由于区内煤层发育具有多且薄的特点,多煤层合采是大幅提高气井产量及资源采收率的有效途径,可作为贵州省煤层气开发的首选开发方式。     

老厂矿区煤层气赋存条件与资源潜力分析

根据煤田勘探、煤层气勘探资料,对老厂矿区煤层气的赋存特征进行了系统论述。指出该区煤层含气量高,在5.06~38.74 m3/t之间,并具有北高南低、东高西低的展布趋势。这主要是受构造、埋深、煤层厚度和地下水动力条件的影响形成的。     

延川南区块煤层气富集规律及主控地质因素研究

为了查明煤层含气量主要影响因素,基于数理统计和类比方法分析,利用交汇图方法研究了构造类型、煤层厚度、煤层埋深、煤岩组分与水文地质特征等参数与含气量的相关性。研究结果表明:煤层埋深、水文地质特征与小断层与煤层含气量相关性较高,是控制煤层含气量的最主要因素:埋深越大、水动力条件越弱,保存条件越好,越有利于煤层气保存,煤层含气量越高;小断层附近煤层封闭性较差,煤层气大量逸散,不利于煤层保存;水动力条件越强,越不利于煤层气保存。通过各种因素综合分析后认为,区块西南及西北部煤层埋深大、水动力条件弱、煤热演化程度高,煤层含气量15 m~3/t是煤层气富集区;东北部及东部断层分布区,煤层含气量普遍10 m~3/t,含气量较低。     

水力压裂增透工艺及瓦斯综合治理效果考察研究

针对某矿703综采工作面瓦斯涌出问题,在工作面回采前先对工作面进行顺层孔致裂卸压增透,再施工工作面顺层抽采钻孔治理本煤层瓦斯涌出。结果表明,未压裂区域煤层原始瓦斯含量为6.68 m³/t,压裂区域煤层瓦斯含量约为3.59 m³/t;未压裂区域煤层原始瓦斯压力为0.4 MPa,压裂区域煤层瓦斯压力约为0.14 MPa;未压裂区域煤层透气性系数为0.007 3 m²/(MPa²·d^-1),压裂区域煤层透气性系数为0.024 2 m²/(MPa²·d^-1),与未压裂区域相比,压裂区域的瓦斯抽采浓度和抽采纯量都有大幅度的提高;703工作面采取措施前,回采工作面相对瓦斯涌出量16.6 m³/t,绝对瓦斯涌出量84.01 m³/min;而703工作面采用综合瓦斯治理措施情况下,回采工作面相对瓦斯涌出量13.29 m³/t,绝对瓦斯涌出量60.28 m^...     

复产矿井瓦斯涌出量预测影响因素及偏差分析

针对复产矿井采掘期间配风依据不足的问题，在分析复产矿井瓦斯涌出量影响因素的基础上，以湖南省利民煤矿为研究对象，采用分源法和统计法，对矿井达产时不同生产时期的瓦斯涌出量进行定量预测和偏差分析。研究结果表明，采用分源法预测的矿井相对瓦斯涌出量为55.34～90.59 m³/t，绝对瓦斯涌出量为36.90～60.39 m³/min；采用统计法预测的矿井相对瓦斯涌出量为59.49～72.51 m³/t，绝对瓦斯涌出量为29.19～33.81 m³/min，矿井瓦斯涌出量随开采年度呈线性增加趋势；矿井相对瓦斯涌出量预测误差为6.98%~19.96%，受控于开采层及邻近层的煤厚、煤层原始瓦斯含量、开采深度、地质条件等自然因素，而矿井绝对瓦斯涌出量预测误差为20.89%~44.01%，受控于开采规模、开采顺序、回采进度等生产因素和停产导致的时间因素变化。     

深部煤甲烷吸附性能及含气量预测分析

煤的甲烷吸附能力是含气量估算和煤层气开发潜力分析的重要参数之一。根据深部13-1煤等温吸附实验结果,分析了煤的甲烷吸附性能。同时,基于Langmuir方程,探讨了煤层含气量特征。结果表明:13-1煤的吸附体积12.98～23.44 m~3/t,平均16.34 m~3/t;兰氏压力1.60～4.83 MPa,平均3.22 MPa。含气饱和度均处于近饱和状态,对于煤层气的开采有利。因此,以上结果可为深部煤层气的研究和勘探提供了理论依据。     

低阶厚煤层立体分层抽采瓦斯技术及应用

低煤阶煤层气资源受到了越来越多的关注,有望成为新的研究热点和煤层气勘探开发新领域。基于神东煤炭集团保德煤矿主采的8号煤层属典型的结构复杂低阶厚煤层的特点,开展了低阶厚煤层立体分层抽采瓦斯技术的研究。通过对矿井原有封孔工艺的改进,应用煤矿井下钻孔抽采瓦斯效果预测平台,优化8号煤层回采工作面瓦斯预抽钻孔的布孔工艺,进一步应用井下双向立体交错钻孔联合抽采瓦斯工艺实施回采前的工作面瓦斯治理,使之形成立体分层抽采瓦斯的格局。工程应用结果表明,应用低阶厚煤层立体抽采瓦斯技术可有效降低煤层瓦斯含量,使工作面实现回采前的瓦斯抽采达标。试验期间,累计抽采瓦斯量1 651.93万m³,瓦斯的预抽率达58.96%。     

高抽巷合理层位研究及分期配抽采空区瓦斯技术

针对郭庄煤矿采空区和邻近层瓦斯大量涌入回采工作面造成的上隅角超限频繁的问题,利用顶板裂隙移动规律及岩石物理力学参数,确定了高抽巷的最佳布置层位,经在3316回采工作面试验表明:第2阶段高抽巷小幅度开启抽采瓦斯最大浓度9.4%,瓦斯纯量4.65 m³/min,上隅角瓦斯浓度能控制在0.5%以内;第3阶段高抽巷全面开启抽采瓦斯浓度稳定在3%～4%,高抽巷混合流量225.21 m³/min,纯流量8.11 m³/min,上隅角瓦斯浓度能控制在0.4%以内。高抽巷分段配抽有效保障了工作面回采安全。     

碎软低渗煤层顶板水平井分段压裂煤层气高效抽采模式

碎软低渗煤层的煤层气高效抽采一直是制约我国煤层气产业化发展和煤矿瓦斯灾害防治的技术瓶颈。以安徽淮北矿区芦岭煤矿8号碎软低渗煤层为研究对象,通过开展现场调研、分析测试、理论分析、水力压裂物理模拟和数值模拟等工作,提出了碎软低渗煤层的煤层气顶板岩层水平井分段压裂高效抽采模式,揭示了该模式下水力压裂裂缝的扩展延伸规律及控制机理,构建了该模式实施的主要工艺流程。研究结果表明:顶板岩层相对脆性、裂缝扩展压力较高,碎软煤层相对塑性、裂缝扩展压力低。在顶板岩层水平井进行套管射孔和水力压裂,顶板岩层中产生的压裂裂缝,在垂向上向下扩展伸延并穿入碎软煤层;同时在水平方向上也快速扩展延伸,由此产生的牵引作用撕裂下部碎软煤层形成较长的压裂裂缝。数值模拟结果显示,在给定的压裂施工参数条件下,顶板岩层中压裂在碎软煤层中形成的压裂裂缝长度,是直接在碎软煤层中压裂形成的压裂裂缝长度的6.7倍。碎软煤层和顶板岩层中形成的这些压裂裂缝在后续加砂压裂过程中被充填,成为煤层气从下部煤层向顶板岩层水平井运移的导流通道。显然,采用这种抽采模式,碎软低渗煤层可以获得良好的压裂改造效果。研究成果应用于淮北矿区芦岭煤矿煤层气顶板岩层水平井抽采示范工程,取得了很好的产气效果,水平井单井曾连续3,6,12个月平均日产气量分别为10 358,9 039,7 921 m3,截至2017-11-16,已累计产气500万m3,日产气量仍在3 200 m3以上,创造了我国碎软低渗煤层的煤层气水平井气产量的新记录。     

底板定向长钻孔技术预抽煤巷条带瓦斯应用试验

2130煤矿4号煤层为突出煤层,工作面采掘接替严重紧张,为实现4号煤层工作面24223运输巷快速掘进,决定在24223运输巷开展底板定向长钻孔预抽煤巷条带瓦斯试验。此次试验共设计施工了4个定向长钻孔,通过现场试验数据分析,4号煤层24223运输巷平均瓦斯含量由11.14 m³/t降为5.73 m³/t,降低了48.6%,同时大大缩短了工期,减少了施工安全风险,节约成本82.8%。试验结果表明,“以孔代巷”技术能够实现煤巷条带瓦斯的快速、有效治理,且性价比较高。     

黄岩汇煤矿综采工作面上隅角瓦斯治理技术研究

黄岩汇煤矿煤层透气性系数差,原始瓦斯含量低,在回采期间工作面绝对瓦斯涌出量较大,上隅角瓦斯浓度容易超限。现场跟踪考察分析了15108综采工作面上隅角瓦斯来源,找到了采放煤和采空区瓦斯涌出的主要原因,并提出了以高抽巷和顶板低位斜向钻孔相结合的卸压瓦斯治理模式,对卸压瓦斯抽采效果进行评价。研究表明:高抽巷平均抽采纯量69.5 m^3/min,最大90.0 m^3/min,可达全部抽采量的92%;低位钻孔抽采措施起到较好的辅助作用,最大抽采纯量为12.4 m^3/min,平均为5.8 m^3/min。回采期间上隅角瓦斯浓度维持在0.08%~0.40%。     

高瓦斯矿井区域瓦斯分级治理方法及其在潞安矿区的应用研究

随着矿井煤炭开采不断向深部发展,煤层地应力不断增大、煤层瓦斯含量不断增加,矿井发生瓦斯灾害的危险程度显著增加,高瓦斯矿井区域瓦斯预测与治理已成为制约矿井安全高效生产的关键。由于受地质构造等影响,井田不同区域的瓦斯赋存情况差异较大,采用固定单一的瓦斯治理措施将严重影响矿井的采掘接替。以潞安矿区为工程背景,根据地质构造特征与瓦斯赋存情况将矿区划分为4个地质单元,探讨了各区域瓦斯分布规律及其随埋深的关系,提出了基于煤层瓦斯突出危险程度的区域瓦斯分级治理方法,针对不同煤层瓦斯含量和煤体坚固性系数等情况采取不同的瓦斯治理措施。研究表明,潞安矿区各地质单元内主采煤层瓦斯含量均随埋深的增加呈线性增长趋势,且呈东低西高分布;对矿区瓦斯含量W≥16 m³/t、8≤W<16 m³/t和W＜8 m³/t三种等级,结合煤层埋深和煤体坚固系数的影响,综合采用地面井预抽、井下定向长钻孔/顺层钻孔/底抽巷穿层钻孔预抽条带瓦斯、顺层立体交叉钻孔预抽工作面瓦斯的地面—井下联合抽采措施,为矿区的安全、高效采煤作业提供了技术保障。     

复产矿井不同方法瓦斯涌出量预测结果对比研究

针对复产矿井面临的瓦斯基础参数缺失,导致煤层掘进和回采期间配风量计算依据不足的问题,在分析井田地勘瓦斯地质资料的基础上,根据矿井开拓方式、煤层及瓦斯赋存规律,采用不同方法预测利民煤矿矿井瓦斯涌出量。结果表明,基于矿山统计法预测的矿井绝对瓦斯涌出量为28.17~34.11 m^3/min,相对瓦斯涌出量为59.96~78.74 m^3/t;基于分源法预测的矿井相对瓦斯涌出量为55.34~90.59 m^3/t,绝对瓦斯涌出量为36.90~60.39 m^3/min。2种方法预测矿井相对瓦斯涌出量的结果基本一致,而采用矿山统计法预测矿井绝对瓦斯涌出量时大大小于分源预测法,这与采用年度推算预测时未考虑矿井产量变化有关。     

祁东井田71煤层煤层气开发潜力评价

针对煤层气开发潜力评价过程中的常规参数难以定量描述气体解吸完整过程的缺点，以祁东井田为例，在对该区地质特点和储层特征进行分析的基础上，结合等温吸附曲线提取临储压差、临废压差、有效解吸量、解吸效率等指标，分析了研究区煤层气的解吸过程并建立了煤层气开发潜力的定量评价方法。结果表明:祁东井田71煤层为碎粒结构煤，塑性大，渗透率低，需要通过水平井分段压裂的方式进行开发；该储层产气过程中只经历敏感解吸阶段，最大解吸效率为8.23 m³/（t·MPa），见气后短时间内可获得较高产量的工业性气流，解吸量最高可达7.5 m³/t，具有较高的产气潜力；该煤层临储压差高达4.83 MPa，表示井底见气前要经历长时间的降压过程，随后产气量快速上升，应该采用平稳缓慢的排采方式，避免压力波动和煤粉产出。     

首山一矿大采高综采工作面瓦斯治理技术研究与应用

首山一矿现主采己组（二₁）煤层透气性低、煤体松软、煤与瓦斯突出危险性严重,且大多不具备合适保护层的煤层条件,属于高应力低透气性松软突出煤层。煤层赋存条件差,顶板破碎,瓦斯涌出异常,突出危险性严重,瓦斯压力大,严重导致矿井采掘接替失调。正在开采的己_15-17-12090综采工作面开采高度达到6 m,目前属于平煤集团开采高度最大的综采工作面,采面内煤层结构较为简单,以亮煤为主,玻璃光泽,煤层厚度有一定变化,采面煤层厚度为合层状态,采面己_15-17煤层厚度一般为3.2～6.7 m,平均厚6.2 m,为了提高本煤层瓦斯释放效果,保证综采工作面安全回采,采取在己_15-17-12090综采工作面中煤巷施工水力造穴技术,水力造穴装置前端封闭,具有造穴功能,实现了不退出钻杆钻进、造穴一体化的作用,高压水对煤层进行造穴后形成的洞穴空间,提高煤层的透气性和瓦斯释放能力,经过研究证明:采用水力造穴综合治理技术之后,工作面回风流瓦斯浓度高的问题得到很好的缓解,保证了矿井的安全高效生产,为相关地质条件的采煤工作面瓦斯治理提供参考。