煤变质程度对煤储层物性的控制作用

通过对大量煤岩样品的压汞实验和低温氮吸附实验测试结果的系统分析，讨论了煤变质程度对煤储层物性的控制作用。结果发现：煤样的压汞孔隙度随煤级的升高呈现出高-低-高的变化趋势；孔喉平均直径小于1 μm的孔隙结构在各种不同煤级的样品中均大量分布，而孔喉平均直径大于1 μm的孔隙结构则仅在中低煤级样品中大量分布，在无烟煤中更是很少见到；在中低煤级阶段，随着煤变质程度的增高，低温氮测试的煤比表面积逐渐降低，到无烟煤阶段，煤的比表面积又开始增加。结论认为：煤的孔隙度、孔隙结构和比表面积均受煤变质程度的控制，且在烟煤与无烟煤的交界处发生突变。     

我国煤层气发热量计算研究——以晋城地区为例

随着我国煤层气工业的快速发展,大部分煤层气都将通过管线进行输送,因此对煤层气气质指标研究显得十分重要。本文参考天然气发热量的计算方法,利用各组分压缩因子、求和因子和摩尔发热量的数值,对我国晋城地区的煤层气发热量进行了计算。计算结果表明：我国煤层气的高、低位发热量值能达到天然气管输送标准的指标要求。但与国外部分地区相比,我国煤层气的发热量值偏低。     

煤岩与顶底板岩石力学性质及对煤储层压裂的影响

基于不同地区煤岩及顶、底板岩石样品的力学性质数据,总结了主要岩石类型的力学性质特征,重点对两者力学性质的差异进行了对比研究,分析了决定岩石力学性质的主要控制因素,如岩性、孔隙特征和含水率.以此为基础讨论了两者力学性质差异对煤储层水力压裂的影响.研究表明,岩石的强度随孔隙度的增大而减小;岩石的软化性取决于岩石的矿物组成与孔隙性,水分对不同岩性岩石强度的影响方式和影响程度存在差异.力学性质的差异,影响了煤层中地应力场的分布,使得煤层气井水力压裂表现出与常规储层水力压裂不同的特点.     

沁水盆地高家庄区块煤储层的孔隙特征

基于煤的孔隙特征在煤层气生产中的重要性,采用了压汞试验和低温氮吸附试验对沁水盆地高家庄区块煤层煤样进行了研究.压汞试验结果表明:该区煤储层具有小孔发育,大孔和微孔较发育,中孔最不发育的双峰结构孔隙特征;该区各煤样中的微孔孔容含量相近,变化不大;在各样中小孔孔容不仅含量最多,而且含量也相近;中孔孔容在各样中含量最少,且差异最大,大孔孔容在各样中含量差异也较大,但总孔容含量差异不是很大.低温氮吸附试验表明:煤样微孔比表面积差异巨大,最大差异达到6.3倍,各煤样中的小孔比表面积差异也较大,反映出各煤样吸附能力差异较大.     

对制定中国煤层气气质标准的建议

随着我国煤层气产业的快速发展,建立我国的煤层气气质标准迫在眉睫。由于煤层气与天然气成分上具有相似性,从而可以借鉴GB 17820-1999《天然气》标准中的部分技术指标及测试方法,来制定煤层气的气质标准。据此讨论了制定我国煤层气气质标准的原则,分析了煤层气中微量组分的测试方法和测试结果,经相关测试和计算,提供了标准参比条件、煤层气发热量、水露点、烃露点、CO₂含量、汞含量等各项指标的建议数据。     

鄂尔多斯盆地东缘煤储层渗流孔隙分形特征

基于压汞试验,分析了鄂尔多斯盆地东缘14个矿区56件煤样储层孔隙的分形特征,通过分维数与煤储层渗透性的比较,得出孔隙体积分维数与煤储层渗流孔隙的渗透性关系.结果表明,煤储层压汞孔隙分形尺度为孔直径86 nm～1 000μm,体积分维数2.75～3.24,在区域分布上呈自北向南降低的趋势,与煤变质程度、灰分、矿物含量呈负相关关系,与水分、中孔含量及视孔隙度(>5%)呈正相关关系.储层渗透性的分形表征与分形维数、分形尺度及分形孔隙的分布连通性多因素相关,但在储层孔隙率较低的情况下,分形孔隙的分布连通情况对渗透性起决定性作用.     

地应力与天然裂缝对煤储层破裂压力的影响

以山西晋城矿区为研究对象,运用有限元模拟方法,计算不同地应力条件下煤岩的破裂压力.分析水力压裂过程中地应力、天然裂缝对煤岩破裂压力的影响.无天然裂缝时,破裂压力随3倍最小水平主应力与最大水平主应力的差值增大而线性增大.有天然裂缝时,天然裂缝降低了煤岩的抗张强度,使压裂裂缝的启裂和延伸脱离井筒周围局部地应力的影响,破裂压力随主应力差减少而增大;天然裂缝与最大水平主应力的夹角在30°左右时,破裂压力最小,大于30°时,破裂压力随夹角的增大而增大;破裂压力随垂直于天然裂缝的正应力的增大呈指数形式变大.     

饱和含水煤岩单轴压缩条件下的声发射特征

为了模拟研究煤储层的压裂特征,进行了饱和含水煤岩单轴压缩破裂实验以及声发射测试。结果表明：饱和含水煤岩在单轴压缩条件下首先产生变形,然后出现裂隙,直到最后破坏。根据声发射和应力－应变曲线特征将煤岩压裂过程分为迸裂型、破裂型和稳定型三大类。煤岩压裂过程受试件取样方向影响,当试件轴向平行面割理时,破裂过程出现迸裂型、破裂型,而无稳定型;当试件轴向垂直面割理时,破裂过程出现破裂型、稳定型,而无迸裂型。