水分运移对填埋垃圾降解过程的影响模拟研究

模拟填埋实验对比研究了渗滤液定期排放、降雨入渗及渗滤液全量回灌对垃圾生物质降解过程的影响,探讨了生物气资源化填埋水分运移的调控措施。结果表明:渗滤液定期排放难以形成产甲烷菌适宜的Eh、pH及湿度条件,垃圾生物质降解表现为持续的水解产酸过程。降雨入渗对环境因子的调控作用微弱,且在入渗水持续冲刷下,CODCr累计净溶出量增加了67.8%。15±2℃下的渗滤液回灌使微生物代谢受到抑制,渗滤液累计产生量与CODCr累计净溶出量分别下降了70.9%与88.5%;反应温度升高至35±2℃,产甲烷菌适宜的环境条件快速形成,但也造成了NH4+-N的快速积累。减少地表水入渗量,合理控制渗滤液回灌温度,并在回灌前进行脱氮处理,可显著提高垃圾填埋处理的无害化与资源化水平。     

GIS空间叠加下模糊优化法的页岩气有利区预测

在综合储集层、经济效益、资源规模等因素的基础上,借鉴北美页岩气有利区勘探相关研究成果,结合淮南煤田山西组页岩地球化学、沉积等特征,筛选出8个影响因素作为页岩气有利区评价优选指标,并建立相应的页岩气有利区评价模型。通过层次分析方法确定了淮南煤田页岩气有利区评价指标的权重,采用统计类比法、待定系数法和模糊优化技术,确定各个评价参数的隶属度。以模糊优化评价方法为基础,结合GIS空间叠加技术,对淮南煤田山西组页岩气有利区进行综合评价和预测。研究结果表明：淮南煤田山西组页岩气有利区可以分为4类,最终优选出研究区东南区域、古店乡—顾桥乡—桂集乡—刘集乡一带及杨楼乡一带为页岩气优等有利开发区。     

樊庄区块煤层气开发地质类型与开发技术模式

针对樊庄区块3号煤层划分为4类地下水补给类型以及6类开发地质类型情况,提出并探讨了该区块煤层气开发技术模式。研究认为,供给型难解吸储层有越流补给,且渗透率较高,适合大间距井网、小规模压裂和高抽油机冲次;补给型难解吸储层地下水流体势较低,可采用大间距井网、大规模压裂和高抽油机冲次;半封闭型难解吸储层补给水量较小且持续性好,适合于小规模压裂、高抽油机冲次;半封闭型易解吸储层补给水量较小且持续性差,可采用大规模压裂和高抽油机冲次;封闭型易解吸储层地下水流体势较高,适用于大规模压裂和低抽油机冲次;封闭型难解吸储层渗透率过低,可采用大规模压裂、小间距井网、低抽油机冲次。     

沁水盆地南部煤层气井排采储层应力敏感研究

为分析煤层气排采不同阶段煤储层应力敏感性及渗透率变化的影响因素,采集沁水盆地南部煤样,开展了不同实验条件的应力敏感实验。结果表明:有效应力从0增加到10 MPa时,煤样渗透率减少了50%~70%;有效应力从10 MPa增加到20 MPa时,损失量仅约占初始渗透率的10%;有效应力低于2.5 MPa时,应力敏感性较强;有效应力增加到3.5 MPa的过程中,渗透率损害系数急剧上升,渗透率损耗为20%~30%;有效应力从2.5 MPa增加到9 MPa时,应力敏感性最强,有效应力从3.5 MPa上升至9 MPa时,渗透率损害系数快速下降,渗透率损耗约60%;有效应力自9MPa之后,渗透率损害系数缓慢下降,渗透率损耗约10%;渗透率损害率介于30%~65%,临界应力为7~11 MPa。有效应力较低且不变时,煤样渗透率随孔隙压力增加而增加。围压不变时,随有效应力下降和孔隙压力增加,煤样渗透率下降,这与有效应力和孔隙压力变化引起的煤储层渗透率变化量有关。     

沁水盆地南部煤层气井排采伤害判别模式

为分析煤层气排采生产过程中储层伤害对煤层气井产能的影响,以沁水盆地南部成庄区块为例,对22口煤层气井排采生产特征进行了分析,划分了高、中、低产井和产水井,界定了不同产能井排采伤害发生的时间,建立了煤层气井的排采伤害判别模式。研究结果表明:成庄区块高、中、低产井和产水井排采前期易产生速敏效应,中期是地层气锁的高发期,后期会出现应力闭合伤害;3种主要排采伤害中,气锁发生的可能性比煤粉堵塞要大,速敏出现概率又比应力闭合大;高产井在生产过程中一般会发生一种类型的伤害,中产井中出现2种伤害类型的几率增大,低产井与产水井多为多种伤害类型组合甚至出现伤害的耦合效应。     

沁水盆地南部煤层气井网排采压降漏斗的控制因素

以平面径向渗流理论及压降叠加原理为基础,依据沁水南部煤层气生产区块15口排采井生产数据,建立了井网排采条件下排水阶段至产气初期煤层气井压降漏斗的计算模型,应用Matlab数学软件实现了煤层气井压降漏斗的可视化模型.在分析了排水阶段至产气初期煤层气井压降漏斗的形状及演化特征的基础上,提出了单井压降漏斗形状的界定方法和压降漏斗叠加程度的评价方法,讨论了压降漏斗形状的控制因素.研究结果表明：排水阶段至产气初期,煤储层渗透率小于8×10-3μm2、地下水位高度高于680m、日排水量低于3m3/d时,产气量一般高于250m3/d,泄流半径与压降漏斗深度的比值一般小于40,泄流半径较小,煤储层压力降幅较大,压降漏斗属于第1种类型;煤储层渗透率大于8×10-3μm2、地下水位高度低于680m、日排水量小于3m3/d时,产气量一般低于250m3/d,泄流半径与压降漏斗深度的比值一般大于40,泄流半径较大,煤储层压力降幅较小,压降漏斗属于第2种类型;叠加区最大半径与井距的比值越大,压降叠加程度越高,叠加区域的面积越大,压降漏斗范围内煤储层压力的下降幅度也越大.排水阶段至产气初期,渗透率越低、地下水流体势越大、排水量越小、压降叠加程度越高,泄流半径与压降漏斗深度的比值就越小,越有利于产气初期煤层气产出.     

基于GIS的模糊优化法的页岩气有利区预测——以淮南煤田下石盒子组为例

在考虑储层因素、经济效益、资源规模的基础上,借鉴北美页岩气有利区预测经验,结合淮南煤田下石盒子组的地化、沉积等特征,筛选出7个影响因素来作为页岩气有利区优选指标,并建立了相应的页岩气有利区评价模型。通过层次分析方法,确定了有利区评价指标的权重,采用统计类比法、待定系数法和模糊统计分析,确定了各个评价参数的隶属度值;以模糊优化评价方法为基础,结合GIS空间叠加技术,对淮南煤田下石盒子组页岩气进行有利区评价和预测。研究结果表明:研究区下石盒子组有利区可以分为4类,最终优选出贺疃乡—丁集乡—桂集乡—新集乡一线、平圩镇及高皇镇一带为页岩气有利开发区。     

水分运移对填埋垃圾降解过程的影响模拟研究

模拟填埋实验对比研究了渗滤液定期排放、降雨入渗及渗滤液全量回灌对垃圾生物质降解过程的影响,探讨了生物气资源化填埋水分运移的调控措施.结果表明:渗滤液定期排放难以形成产甲烷菌适宜的Eh、pH及湿度条件,垃圾生物质降解表现为持续的水解产酸过程.降雨入渗对环境因子的调控作用微弱,且在入渗水持续冲刷下,CODCr累计净溶出量增加了67.8％.15±2℃下的渗滤液回灌使微生物代谢受到抑制,渗滤液累计产生量与CODCr累计净溶出量分别下降了70.9％与88.5％;反应温度升高至35±2℃,产甲烷菌适宜的环境条件快速形成,但也造成了NH4+-N的快速积累.减少地表水入渗量,合理控制渗滤液回灌温度,并在回灌前进行脱氮处理,可显著提高垃圾填埋处理的无害化与资源化水平.     

淮南潘谢矿区二叠系泥页岩构造热演化特征

采用镜质组反射率古温标和古热流法恢复了淮南潘谢矿区晚古生代以来的埋藏史、构造沉降史和二叠系泥页岩的热演化史,并探讨了其生烃的地质意义。研究结果表明:淮南潘谢矿区二叠系经历了早二叠世-中侏罗世末期的稳定沉积阶段、晚侏罗世早期-白垩纪末期的迅速抬升阶段、古近纪早期-古近纪中末期的重新沉积阶段、古近纪中末期至新近纪末期的抬升稳定阶段及第四纪早期以来的缓慢的沉降过程;盆地地温演化与构造埋藏-沉降史过程相一致,古热流经历了二叠纪至侏罗纪末的稳定阶段、晚侏罗世末期至古近纪中末期的迅速降低阶段、古近纪中末期后的平缓稳定阶段。二叠系烃源岩从二叠纪中晚期至中侏罗世进入成熟期的早期-中晚期,至晚侏罗世末期热演化终止;页岩气形成过程包括早二叠世-晚侏罗世生物成因气和热成因的伴生湿气生成、晚侏罗世-白垩纪末期气藏的再次补充与整体构造破坏、古近纪早-中末期局部层位的热成因气和生物气生成、古近纪末期至新近纪末期构造抬升的再次破坏4个阶段;研究区不同钻孔二叠纪地层埋藏和抬升时间一致,因沉降程度和抬升剥蚀速率的细微差异导致沉降埋藏和抬升剥蚀程度、热演化程度有所差异,但生烃过程总体一致。     

沁水盆地南部高阶煤储层渗透率与孔裂隙发育的耦合分析

为分析高阶煤储层渗透率与孔裂隙发育的耦合关系,以沁水盆地南部3~#煤储层为研究对象,采用分形理论研究了孔隙的分形特征,利用几何分形模型计算了不同孔径孔隙对煤岩渗透率的贡献比例,线性拟合了渗透率与孔隙分形维数、体积百分比和镜质组最大反射率R_(o,max)等因素的相关关系。研究结果表明:孔裂体积以微、小孔为主,比表面积比以微孔最高;孔隙类型以半封闭孔为主;煤样孔隙度平均为4.652%,渗透率平均为8.68×10~(-5)μm~2,大孔和裂隙对渗透率的贡献平均为99.809%,沁水盆地南部3~#煤储层渗透率主要来自于大孔与裂隙的贡献;渗透率、孔隙度与R_(o,max)之间具有较弱的相关性,随着变质程度的增加先上升再下降;渗透率与中孔、大孔和裂隙的分形维数呈正相关关系,与微小孔分形维数呈负相关关系。