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基于神经网络模型的煤层气产能预测研究
1
作者 金毅 郑晨晖 +5 位作者 宋慧波 马家恒 杨运航 刘顺喜 张昆 倪小明 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2025年第1期46-56,共11页
目的煤层气产能主要受地质和工程因素影响,阐明这些因素对煤层气井产能的影响机制是实现储层精细改造和煤层气井提产的基础。方法本文以沁水盆地柿庄南区块为研究对象,综合考虑地质背景、储层物性和动态排采数据,利用神经网络算法开展... 目的煤层气产能主要受地质和工程因素影响,阐明这些因素对煤层气井产能的影响机制是实现储层精细改造和煤层气井提产的基础。方法本文以沁水盆地柿庄南区块为研究对象,综合考虑地质背景、储层物性和动态排采数据,利用神经网络算法开展煤层气产能预测。首先,利用灰色关联分析法遴选出10个地质参数作为煤层气产能预测的主控因素,在此基础上,运用模糊数学法实现研究区34口煤层气井富集区划分,最后,根据分类结果,结合实际排采数据,分别利用BP(back propagation)和LSTM(long short-term memory)神经网络算法实现煤层气井日产气量预测。结果结果表明:(1)渗透率、含气饱和度和储层压力梯度等10个参数是影响研究区煤层气产气性能的关键因素;(2)利用模糊数学评价方法评价煤层气的富集,可将研究区34口井产气效果划分为有利区、较有利区和不利区;(3)依托LSTM算法建立了煤储层日产气量预测模型,预测误差值为4.06%~14.79%,平均误差值为11.09%,预测精度明显高于BP神经网络模型,结论根据LSTM算法建立的煤储层日产气量预测模型稳定性好且预测精度高,可作为煤储层产能长程预测的一种有效手段,进而为煤层气开发工艺布施与排采方案制定提供科学依据。 展开更多
关键词 LSTM神经网络 BP神经网络 灰色关联分析 产能预测
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准南低质煤层气原位提质增量研究
2
作者 苏现波 丁锐 +8 位作者 赵伟仲 严德天 李瑞明 王一兵 王海超 黄胜海 周艺璇 王小明 伏海蛟 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期532-545,共14页
煤层气作为一种非常规天然气,其开发利用契合国家能源安全目标,更是对碳中和的一种助力。准南是我国重要的煤层气资源富集区之一,也是目前中国煤层气开发的热点地区,但高产井数量不多,稳产困难,迫切需要一种能够增加单井控制范围内煤层... 煤层气作为一种非常规天然气,其开发利用契合国家能源安全目标,更是对碳中和的一种助力。准南是我国重要的煤层气资源富集区之一,也是目前中国煤层气开发的热点地区,但高产井数量不多,稳产困难,迫切需要一种能够增加单井控制范围内煤层气资源量的技术;同时高CO_(2)和高H_(2)S体积分数已经成为该区煤层气的普遍现象,迫切需要一种原位处置这2种有害气体的技术,煤层气生物工程为此类煤层气的“提质增量”提供一种潜在可行技术。现场的跟踪监测以及实验室物理模拟试验表明,CO_(2)的体积分数与储层温度密切相关,产酸发酵细菌和产氢产乙酸菌能够在较为宽广的储层温度下保持活性而产生CO_(2);而相对较低的储层温度下氢营养型产甲烷菌代谢较弱、CO_(2)很难被还原,这是该区CO_(2)的主要成因。此外发现地下水中携带的有机质、SO_(4)^(2-)和原始菌群在运移过程中进行着代谢活动,随着排采的长期进行,当地下水补给速率、排采速率和产甲烷菌的代谢周期相匹配时,就会生成的H_(2)S,被称为后生生物H_(2)S。这2种酸性气体的存在,不仅影响安全生产,也大幅降低了煤层气的“质”。以准南低质煤层气为研究对象,提出了一种微生物介导的煤层气原位提质增量关键技术,并从必要性和可行性两方面阐述了该技术在煤层气增产、CO_(2)原位微生物转化、H_(2)S原位抑制方面的广阔前景。该技术的基本思路是将煤储层作为一个“车间”,微生物作为“劳动力”,将煤和原始储层中CO_(2)作为“生产资料”,制造的“产品”为甲烷,对于CO_(2)实现了生物甲烷化,对于H_(2)S实现了原位抑制,对于煤层气实现了提质增量。该技术涉及的关键挑战包括高效菌群的培养(培育温度范围宽广的氢营养型产甲烷菌)、H_(2)S原位抑制的生物压裂液研制以及提质增量的评价技术。物理模拟CO_(2)微生物甲烷化实验表明随着储层温度的增加,CO_(2)微生物累计甲烷化量逐渐增加,在55℃下达到最大值8.5 m^(3)/t,参与该过程的糖酵解、丙酮酸代谢和TCA循环的关键酶的丰度在55℃下明显高于其他原位厌氧发酵系统,提高了CO_(2)的转化效率与转化量;添加生物抑制剂的非CO_(2)气氛厌氧发酵系统生物甲烷产量为4.5 m^(3)/t,略高于对照组的4.38 m^(3)/t;而气态H_(2)S的体积分数比对照组减少了88.8%,且从第9天开始到产气结束一直为0,实现了H_(2)S的原位抑制。 展开更多
关键词 准噶尔盆地南缘(准南) 低质煤层气 CO_(2)生物甲烷化 H_(2)S原位抑制 提质增量
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阜康矿区煤层气井产出水水文地球化学特征及意义
3
作者 贾冬磊 王海超 +3 位作者 田继军 夏大平 王博 宫庆成 《煤矿安全》 北大核心 2025年第2期173-184,共12页
为探究阜康矿区煤层产出水的水文地球化学特征、火烧区滞水层和煤层水的补给关系以及水化学演化模式,采集了该矿区3个井区的煤层气井产出水样,开展了离子浓度、矿化度、氢氧同位素以及溶解无机碳同位素的测试及展布特征分析,并采用对比... 为探究阜康矿区煤层产出水的水文地球化学特征、火烧区滞水层和煤层水的补给关系以及水化学演化模式,采集了该矿区3个井区的煤层气井产出水样,开展了离子浓度、矿化度、氢氧同位素以及溶解无机碳同位素的测试及展布特征分析,并采用对比、分析方法,结合构造特征和水文地质条件进行了分析。研究表明:3个井区的煤层气井产出水以Na-HCO_(3)和Na-HCO_(3)·Cl型水为主,矿化度较高;火烧区滞水层是C井区煤层水的重要补给来源,从火烧区滞水层处向阜康向斜轴部呈现出补给区向滞流区过渡的特征;3个井区的氢氧同位素均落在大气降水线附近,且C井区的氢氧同位素表现出明显的^(18)O漂移特征,主要因为地下水在火烧区滞水层发生了^(18)O漂移;C井区煤层气井产出水的δ^(13)C_(DIC)的值最大,表明微生物作用强烈,存在次生生物气;3个井区的溶解无机碳同位素与硫酸根含量呈负相关关系,且与产气量的相关性明显,可作为判识次生生物煤层气富集有利区的参考因素。 展开更多
关键词 阜康矿区 煤层水 水化学特征 火烧区滞水层 演化模式 煤层气井
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煤层气生物工程研究进展 被引量：41
4
作者 苏现波 夏大平 +6 位作者 赵伟仲 伏海蛟 郭红光 何环 鲍园 李丹 魏国琴 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1-30,共30页
煤层气生物工程是将营养液或经过驯化、改良的菌种注入地下煤层或通过地面发酵产气的方式,把煤的部分有机组分转化为甲烷,实现微生物强化煤层气产出的一种特殊发酵工程。该工程作为多学科交叉的新兴边缘学科,涉及到能源、环境和新材料... 煤层气生物工程是将营养液或经过驯化、改良的菌种注入地下煤层或通过地面发酵产气的方式,把煤的部分有机组分转化为甲烷,实现微生物强化煤层气产出的一种特殊发酵工程。该工程作为多学科交叉的新兴边缘学科,涉及到能源、环境和新材料三大领域,具有多重效益,越来越受到关注,详细总结了国内外煤层气生物工程10余年的发展历程,首先从煤层(水)的生物多样性、厌氧发酵系统产气机制和控制因素等方面系统分析了煤层气生物工程的微生物学基础;以研究厌氧发酵系统中气固液菌为核心,整合其他学科的研究方法,初步形成了煤层气生物工程自身的研究方法,最后提出了煤层气生物工程的实施方案及发展趋势。生物多样性为煤层生物甲烷的生成提供了菌种来源,根据发酵系统中气固液菌的变化规律将发酵过程区分为4个阶段,系统中的底物和环境因子控制了微生物群落结构,影响了生物甲烷的产量,甲烷的成因区分为乙酸营养型、氢营养型、甲基营养型3种,这一认识初步构成了煤层气生物工程的理论基础。分子生物学、地球化学与煤化学等的结合为该学科的发展提供了方法支撑。地面发酵池产气工程除了获取生物甲烷这一洁净能源外,还可以与褐煤提质、高硫煤微生物脱硫和新材料合成相结合,使得经济效益最大化;地下煤层气生物工程以其增气、增解、增透作用可大幅度提升煤层气井的产量,并获取液相有机物,同时可以实现二氧化碳的甲烷化,二氧化碳矿化对采空区可起到固化作用,减排效果显著。煤层气生物工程以其理论性、方法性和实用性正在成为一个全新的领域,将有力推进中国煤层气大规模商业化开发进程。 展开更多
关键词 煤层气生物工程 煤层生物甲烷 厌氧发酵 微生物强化煤层气产出 二氧化碳减排 新材料
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煤层气井地联合抽采全过程低负碳减排关键技术研究进展 被引量：14
5
作者 苏现波 赵伟仲 +12 位作者 王乾 于世耀 汪露飞 宋金星 王小明 夏大平 伏海蛟 郭红玉 孙长彦 郭红光 鲍园 何环 黄津 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期335-356,共22页
“双碳”目标的实现与煤层气大规模商业化开发迫切需要新技术。在对煤层气开发与CCUS技术系统分析的基础上,以煤层气生物工程为依托,探讨和展望了地面煤层气开发、煤矿瓦斯抽采以及采空区煤层气开发过程中的低负碳减排关键技术。地面煤... “双碳”目标的实现与煤层气大规模商业化开发迫切需要新技术。在对煤层气开发与CCUS技术系统分析的基础上,以煤层气生物工程为依托,探讨和展望了地面煤层气开发、煤矿瓦斯抽采以及采空区煤层气开发过程中的低负碳减排关键技术。地面煤层气开发阶段,将煤层气开发转化为煤系气开发、将常规水力压裂转化为大规模缝网改造是实现煤层气商业化开发的有效途径;将液相CO_(2)和微生物发酵液作为储层改造的工作液,在实现煤系三气储层一体化缝网改造的同时又实现了微生物与CO_(2)联作下的增气增压、储层改性、CO_(2)驱替甲烷等多重增产效应,为煤层气增产提供了一条新途径,达到低碳减排目的;此外,通过CO_(2)的生物甲烷化和同步地质封存实现了负碳减排。可见,对于煤层气开发而言,CO_(2)可以促使其增产;对于CO_(2)封存而言,煤储层是其最佳归宿。由此,地面煤层气开发实现了“一低两负”的碳减排。在井下瓦斯抽采阶段,根据硬煤的造缝增透增产、软煤的增容增透增产机制以及相关理论,提出了第1代水力强化技术——水力压裂和第2代水力强化技术——钻冲压一体化增透增产技术、三堵两注固液两相封孔技术、老孔修复增透和下向孔智能排水排粉气驱增产技术。这一技术体系实现了瓦斯由“抽得出”向“抽得快、抽得省、抽得净、抽得纯”转变,大幅提升瓦斯抽采的质和量,获取低碳能源,达到减少甲烷排空与碳减排的目的。同时,研发了能够准确测定瓦斯含量的钻取一体化密闭取心装置,建立了基于低速非线性渗流的煤层渗透性评价技术。在采空区煤层气开发阶段,粉煤灰将成为强化煤层生物气产出、充填采空区减沉和实现CO_(2)矿化封存的首选材料。在具备圈闭条件的采空区首先注入菌液、少量粉煤灰和CO_(2)实现煤和CO_(2)的微生物甲烷化,以此获取低碳能源;抽采结束后进一步注入CO_(2)和粉煤灰,粉煤灰和采空区积水中的钙镁等离子与溶解的CO_(2)结合生成碳酸盐对粉煤灰胶结,实现了CO_(2)矿化封存和采空区固化减沉,具有显著的低负碳减排和生态环境治理意义。煤层气井地联合抽采全过程低负碳减排技术体系始终立足煤层气这一低碳能源的增产和CCUS,为我国碳中和目标的实现提供新的发展思路。 展开更多
关键词 煤层气生物工程 地面煤层气开发 煤矿瓦斯抽采 采空区煤层气开发 低负碳减排 CCUS
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基于地质分区的煤层含气量预测方法研究 被引量：3
6
作者 张崇崇 王延斌 倪小明 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第2期22-29,共8页
为准确预测煤层含气量,解决目前常规测井解释方法适用性差、准确率低等问题,提出了基于地质因素差异对含气性影响的分区预测含气量方法。首先结合大量实验室测试数据,分析了沉积、构造、水动力条件差异对煤层含气性的影响,得出主控因素... 为准确预测煤层含气量,解决目前常规测井解释方法适用性差、准确率低等问题,提出了基于地质因素差异对含气性影响的分区预测含气量方法。首先结合大量实验室测试数据,分析了沉积、构造、水动力条件差异对煤层含气性的影响,得出主控因素;其次通过模糊层次分析,量化地质因素差异,实现地质分区;最终在各分区内引入主成分分析,充分利用现场大量常规测井曲线,进行多元回归,建立煤层含气量预测模型。以柿庄南地区3号煤层为研究对象进行计算,结果表明,柿庄南地区3号煤层含气性受到各地质因素的综合影响,平面上受顶板泥岩厚度、构造应力类型、矿化度控制,单井纵向上主要受固定碳含量变化影响;进行地质分区后煤层含气量回归预测值与实测值拟合率达89%,而常规回归预测拟合率17%,故准确率有显著的提高。 展开更多
关键词 含气量预测 地质分区 主成分分析 回归分析
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考虑启动压力的煤层气直井采收率预测模型 被引量：4
7
作者 倪小明 杨艳辉 田永东 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2015年第1期5-9,共5页
为查明煤层气井组排采时各井产气量差异的主要原因,采用实验室启动压力梯度和渗透率关系测试实验与渗流理论方法,构建了考虑启动压力的煤层气垂直井采收率预测模型.晋城矿区潘庄区块煤层气井的采收率计算结果表明:临界解吸压力、煤储层... 为查明煤层气井组排采时各井产气量差异的主要原因,采用实验室启动压力梯度和渗透率关系测试实验与渗流理论方法,构建了考虑启动压力的煤层气垂直井采收率预测模型.晋城矿区潘庄区块煤层气井的采收率计算结果表明:临界解吸压力、煤储层的导流能力的大小对煤层气井采收率的影响较大.改善煤储层的导流能力是提高采收率的重要途径.煤储层临界解吸压力、产气半径的差异性导致人为划定的单井控制面积计算采收率的局限性. 展开更多
关键词 渗透率 采收率 启动压力 井网间距 煤层气
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CO_(2)强化煤层气产出与其同步封存实验研究 被引量：12
8
作者 苏现波 黄津 +1 位作者 王乾 于世耀 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期176-184,共9页
长期以来针对CO_(2)-ECBM已做了大量研究工作,然而有限的工业试验没能达到预期目的,使得这一煤层气强化技术推广应用欠缺。近些年随着各国碳中和路线的制定,CO_(2)封存逐渐受到重视,煤储层可否作为CO_(2)的封存空间、可否实现CO_(2)驱替... 长期以来针对CO_(2)-ECBM已做了大量研究工作,然而有限的工业试验没能达到预期目的,使得这一煤层气强化技术推广应用欠缺。近些年随着各国碳中和路线的制定,CO_(2)封存逐渐受到重视,煤储层可否作为CO_(2)的封存空间、可否实现CO_(2)驱替CH_(4)和封存同步进行,又重新回归人们的视野。为此,以新疆准南区块目标煤层样为研究对象,采用不同CO_(2)与CH_(4)混合比例气体进行煤的吸附/解吸实验,探索混合气体比例对CO_(2)-ECBM和CO_(2)吸附封存潜力的影响。结果表明,随着混合气体CO_(2)比例减少,CH_(4)驱替效果降低,其中40%CH_(4)+60%CO_(2)混合气体的CO_(2)残余量最多,在解吸至0.7 MPa时已有83.05%的CH_(4)产出,而83.62%的CO_(2)吸附残余在煤中,表明其CO_(2)吸附封存潜力最佳。根据道尔顿分压分体积理论和Langmuir方程,对降压解吸阶段各混合气体解吸量与解吸率进行理论计算,结果显示,随混合气体CO_(2)含量减少,煤中CO_(2)的残余率、残余量以及CH_(4)最终解吸率均降低。理论计算与实验中CH_(4)解吸率和CO_(2)残余量随混合气体组成变化趋势基本一致,表明混合气体中CO_(2)占比越高,越有利于最大限度地提升CH_(4)采收率以及煤储层CO_(2)吸附封存潜力。研究认识为CO_(2)-ECBM和煤储层CO_(2)封存现场应用提供理论依据,为这一技术的推广应用提供实验支撑。 展开更多
关键词 煤层气 CO_(2)-ECBM CO_(2)驱替CH_(4) CO_(2)同步封存 吸附/解吸
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煤矿采动影响体微生物采残煤与CO_(2)-粉煤灰协同充填关键技术 被引量：1
9
作者 苏现波 赵伟仲 +2 位作者 王乾 周艺璇 汪露飞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期400-414,共15页
煤矿采空区是我国实现“双碳”目标的重要突破口,煤炭开采形成的、能够富集煤层气、为后期微生物活动和矿化充填提供底物和空间的地质体定义为采动影响体。以采动影响体为研究对象,提出了采动影响体微生物采残煤与CO_(2)-粉煤灰协同矿... 煤矿采空区是我国实现“双碳”目标的重要突破口,煤炭开采形成的、能够富集煤层气、为后期微生物活动和矿化充填提供底物和空间的地质体定义为采动影响体。以采动影响体为研究对象,提出了采动影响体微生物采残煤与CO_(2)-粉煤灰协同矿化充填关键技术,并从必要性和可行性2个方面阐述了该技术在采动影响体资源二次开发、CO_(2)安全封存以及燃煤电厂粉煤灰固废高效处置等的广阔前景。其总体思路是将采动影响体作为一个厌氧发酵“工厂”,高产高效产甲烷菌群作为“劳动者”对“工厂”已有的原材料——残煤、薄煤层和分散有机质以及注入的CO_(2)进行加工,其“产品”是甲烷,进而实现微生物采残煤和CO_(2)资源化。同时,CO_(2)与碱性的粉煤灰结合,在实现了CO_(2)矿化封存的同时,也实现了采动影响体的充填。该技术涉及的关键科学问题包括采动影响体类型划分与有机质特征、采动影响体原位条件下厌氧发酵产甲烷机制、微生物-CO_(2)-粉煤灰协同矿化/固化机制以及微生物采残煤与充填关键技术示范工程建设。实验室物理模拟采动影响体原位条件实验表明其中残煤和富含有机质的泥页岩能够在微生物作用下生成生物甲烷,且添加少量的粉煤灰能够进一步强化甲烷的产出。物理模拟地下水补给的动态实验表明营养物质的补给对厌氧发酵系统的影响尤为重要,补给循环周期为14 d的厌氧发酵系统恰与产甲烷菌群繁殖的周期一致,能够保证厌氧发酵系统的持续高效运行。高钙粉煤灰-CO_(2)-矿井水协同胶结的试件经过28 d的养护后抗压强度为12.31 MPa,其矿化封存潜力约为21.99 m3 CO_(2)/t(粉煤灰),说明粉煤灰在实现采空区固化的同时能够实现CO_(2)减排。此外,基于微生物采残煤与粉煤灰充填目的对工程试验靶区进行优选,地下水滞留区是CO_(2)矿化和粉煤灰充填的最佳场所,因采掘活动自然形成的自然圈闭和人工充填形成的圈闭是较有利的工程试验靶区之一。针对这些靶区提出了微生物采残煤与CO_(2)-粉煤灰协同充填关键技术,旨在为中国碳减排和采空区生态环境治理提供一条新的技术路径。 展开更多
关键词 煤矿采动影响体 微生物采残煤 CO_(2)封存 粉煤灰胶结充填 动静态特征 有机质特征
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煤吸附气体表面扩散的阻塞系数与模型
10
作者 张玉贵 陈世强 +4 位作者 张明杰 闫江伟 刘操 李哲 程菂 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期1068-1078,共11页
80%~90%的煤层气(煤矿瓦斯)以吸附态赋存,吸附态气体的扩散以表面扩散为主,对煤层气运移起决定性的作用。采用动力学与热力学方法,基于CHEN和YANG的表面扩散气体分子随机跳跃机制和吸附气体扩散过渡态理论,将表面扩散动力学参数与等量... 80%~90%的煤层气(煤矿瓦斯)以吸附态赋存,吸附态气体的扩散以表面扩散为主,对煤层气运移起决定性的作用。采用动力学与热力学方法,基于CHEN和YANG的表面扩散气体分子随机跳跃机制和吸附气体扩散过渡态理论,将表面扩散动力学参数与等量吸附热联合,推导了表面扩散阻塞系数(κ)的理论计算方法,建立了煤吸附气体表面扩散系数模型,并应用该模型讨论了温度、压力、等量吸附热和阻塞系数对表面扩散系数的影响。获得以下结论:①建立了采用等量吸附热计算阻塞系数的方法。煤吸附气体过程中,0<κ<1;吸附达到平衡,气体分子向前和向后弹跳的概率相等,κ=1;理想状态下的无限空间的表面扩散,不存在阻塞,κ=0。②构建了煤吸附气体表面扩散系数模型并经过验证。煤吸附气体表面扩散系数仅为等量吸附热、覆盖度和温度的函数,所需参数只用常规等温吸附实验即可获得,适用于低压至高压的全过程,模型简洁实用;经验证,所建立的模型与实验数据拟合度R^(2)=0.5779~0.9640,表明该模型是可靠的。③讨论了温度、压力、等量吸附热和阻塞系数对表面扩散的影响。温度与表面扩散系数呈线性正相关,压力与表面扩散系数呈Langmuir方程形式变化,等量吸附热与表面扩散系数呈指数相关性,阻塞系数与表面扩散系数呈幂函数相关性。④煤层气表面扩散在微观上是吸附气体分子的活化跳跃过程(由吸附势差引起的活化),在宏观上可视为由浓度梯度驱动。研究结果丰富了对煤层气表面扩散行为的认识,并提供了一种利用热力学参数评价煤层气表面扩散系数的方法。 展开更多
关键词 煤 吸附气体 表面扩散模型 阻塞系数 过渡态理论 吉布斯自由能 等量吸附热
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煤层气井渗透率时空变化规律研究及应用 被引量：17
11
作者 胡海洋 倪小明 +1 位作者 朱阳稳 金军 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期106-109,共4页
针对煤层气井排采过程中渗透率变化规律认识不清的问题,利用煤层气产出过程中的正、负效应,渗流及等温吸附理论,得到排采过程中煤储层渗透率随时间及距离变化的数学模型。研究表明:单相水流阶段,液面降速越慢,负效应导致的渗透率降幅越... 针对煤层气井排采过程中渗透率变化规律认识不清的问题,利用煤层气产出过程中的正、负效应,渗流及等温吸附理论,得到排采过程中煤储层渗透率随时间及距离变化的数学模型。研究表明:单相水流阶段,液面降速越慢,负效应导致的渗透率降幅越小;气水两相流阶段,适当提高液面降速,正效应越显著;在排采过程中,渗透率呈非对称"V"型变化;对于临储压力比较高的煤储层,采取"低降幅憋套压"的方式能够扩大煤储层的气体解吸范围。研究成果为煤层气井的现场排采控制提供理论指导。 展开更多
关键词 煤层气 排采 渗透率 弹性正负效应
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沁南地区寺河矿区煤层气地质条件分析
12
作者 崔进 金毅 《煤》 2019年第5期5-9,54,共6页
通过钻孔采样选取岩芯进行实验测试,结合煤层构造、地层特征等诸多条件,对区域煤质特征、孔隙结构、含气性、渗透性特征进行研究。结果表明:研究区域煤层多呈黑色,金刚光泽;煤层中有机组含镜质组和惰质组;煤的内生裂隙较发育,煤层平均... 通过钻孔采样选取岩芯进行实验测试,结合煤层构造、地层特征等诸多条件,对区域煤质特征、孔隙结构、含气性、渗透性特征进行研究。结果表明:研究区域煤层多呈黑色,金刚光泽;煤层中有机组含镜质组和惰质组;煤的内生裂隙较发育,煤层平均储层压力偏低;沁水南部寺河矿区,含煤地层的煤层气资源丰富。研究结果对今后煤层气产能的提高,跨区域技术移植及煤矿瓦斯的治理都具有一定的实际意义和理论价值。 展开更多
关键词 地质构造 煤质特征 孔裂隙特征
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煤系页岩总有机碳含量与成熟度对厌氧发酵产甲烷性能的影响
13
作者 阮倩雯 王乾 +2 位作者 苏现波 赵伟仲 高富博 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期4883-4896,共14页
煤系页岩气是煤系气的重要组成部分,且煤系页岩具有丰富的本源微生物和微生物代谢所需的分散有机质,这使得其具有厌氧发酵产甲烷的可能性,并为煤系气开发阶段的可采资源提供补充。然而,针对煤系页岩厌氧发酵产甲烷机制的研究仍缺乏,生... 煤系页岩气是煤系气的重要组成部分,且煤系页岩具有丰富的本源微生物和微生物代谢所需的分散有机质,这使得其具有厌氧发酵产甲烷的可能性,并为煤系气开发阶段的可采资源提供补充。然而,针对煤系页岩厌氧发酵产甲烷机制的研究仍缺乏,生物甲烷产出特征及其控制因素仍未清楚,限制了该方法的发展与应用。以不同地区的煤系页岩为研究对象,以煤系页岩本源菌群为试验菌群,通过厌氧发酵试验探讨其产甲烷潜力,评价总有机碳(TOC)含量、成熟度(R_(o))对产甲烷效果的影响。结果表明:在本源微生物作用下煤系页岩普遍具有产甲烷能力,累计产量最高可达1.97 mL/g。煤系页岩厌氧发酵产甲烷周期一般为15 d,产量变化规律与煤相似,但周期明显缩短。根据微生物降解复杂有机质的代谢模型,可将煤系页岩厌氧发酵产甲烷过程划分为水解产酸、产氢产乙酸和产甲烷3个阶段。生物甲烷产量与煤系页岩TOC含量具有明显的正相关性,尤其当TOC含量大于10%,甲烷产量显著提升。另外,生物甲烷产量与R_(o)呈负相关性,当R_(o)增大至3.78%,几乎不再产生。煤系页岩TOC含量与R_(o)主要在水解产酸阶段发挥作用,随TOC含量降低、R_(o)增大,微生物降解页岩有机质产生的氨基酸等代谢产物减少,使得产氢产乙酸和产甲烷阶段微生物代谢所需的底物的物质的量浓度降低,最终生物甲烷产量减少。 展开更多
关键词 煤系页岩 厌氧发酵 生物甲烷 有机碳含量 成熟度
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胡襄煤田煤层厚度变化特征及其控制因素 被引量：8
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作者 张小东 王思科 +2 位作者 张硕 苗书雷 李文前 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2015年第3期321-326,共6页
根据河南胡襄煤田勘探钻孔资料,对煤层的稳定性和煤厚度变化特征进行研究。研究认为,区内二1煤层可采性指数为0.81,厚度变异系数为39%,属较稳定的全区大部可采的中厚-厚煤层;二2煤层可采性指数为1,厚度变异系数为11%,属稳定的全区可采... 根据河南胡襄煤田勘探钻孔资料,对煤层的稳定性和煤厚度变化特征进行研究。研究认为,区内二1煤层可采性指数为0.81,厚度变异系数为39%,属较稳定的全区大部可采的中厚-厚煤层;二2煤层可采性指数为1,厚度变异系数为11%,属稳定的全区可采的中厚-厚煤层;区内煤层厚度呈现东部厚西部薄的分布特征,局部出现无煤带或薄煤带;影响煤厚变化的因素主要为成煤时期地壳的不均匀沉降、成煤后期的古河流冲刷与断裂构造破坏作用。 展开更多
关键词 胡襄煤田 煤层稳定性 煤层厚度
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煤层小断层附近采动应力演化特征与瓦斯突出防治 被引量：6
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作者 关金锋 崔洪庆 司小昆 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期2164-2170,共7页
为提高煤层小断层附近瓦斯突出防治的针对性,以古汉山矿地质条件为背景,通过数值模拟研究了与工作面开采方向0°夹角、45°夹角、90°夹角小断层附近采动应力演化特征。结果表明,当工作面沿地应力场最大主应力方向开采时,... 为提高煤层小断层附近瓦斯突出防治的针对性,以古汉山矿地质条件为背景,通过数值模拟研究了与工作面开采方向0°夹角、45°夹角、90°夹角小断层附近采动应力演化特征。结果表明,当工作面沿地应力场最大主应力方向开采时,小断层附近构造应力逐渐得到释放,与工作面0°夹角断层和与工作面45°夹角断层附近的采动应力场分布均匀,工作面瓦斯突出的危险性小,而与工作面90°夹角断层因断层应力阻隔效应,工作面的采动应力分布呈现差异,瓦斯突出危险部位沿断层走向分布;当沿工作面垂直最大主应力方向开采时,断层附近的构造应力叠加与断层应力阻隔效应一起导致采动应力逐渐增大,工作面采动应力分布呈现显著差异,在小断层附近存在瓦斯突出危险部位。煤矿现场瓦斯突出防治应在加强小断层探测的基础上,结合区域地应力场方向、开采条件、断层走向,对断层附近瓦斯突出危险部位做出预测,从而提高小断层附近瓦斯突出防治工作的针对性。 展开更多
关键词 安全工程 煤层小断层 构造应力 采动应力演化特征
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山东金源气煤萃取后的族组成和化学组成研究 被引量：2
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作者 张小东 张硕 +1 位作者 孔令菲 魏高洋 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期1-4,68,共5页
通过超声萃取的方法,采用苯、二硫化碳(CS2)和四氢呋喃(THF)三种溶剂对山东金源气煤的四种不同煤体结构煤(原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤)进行了分级萃取,结合元素分析、工业分析以及柱层析法,对煤样的化学组成和族组成进行了测试... 通过超声萃取的方法,采用苯、二硫化碳(CS2)和四氢呋喃(THF)三种溶剂对山东金源气煤的四种不同煤体结构煤(原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤)进行了分级萃取,结合元素分析、工业分析以及柱层析法,对煤样的化学组成和族组成进行了测试.结果表明,随着变质程度的增加,溶剂萃取率有增大的趋势;溶剂萃取作用下,C元素和H元素含量增加,S元素和O元素含量减小,这种变化趋势主要是煤中主要元素相对含量变化的体现;随着煤体破坏程度增加,气煤萃取物中的总烃含量增大,非烃类含量减小,与无烟煤呈现相反的变化趋势;尽管煤体结构不同,但各煤样的不同溶剂萃取物的族组分相对含量均呈现一致性的对比关系. 展开更多
关键词 气煤 萃取率 元素组成 族组成
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煤层裂隙优势发育方位和频率轨迹预测 被引量：2
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作者 崔洪庆 关金锋 +1 位作者 王荣魁 卢承博 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期125-129,共5页
裂隙在煤层中的发育具有不均匀性和方向性,确定煤层裂隙优势发育方位和线频率,有助于提高矿井煤层瓦斯抽采效率。根据国内外研究成果,分析了煤层裂隙优势发育方位与同期古构造应力场、现今构造应力场、宏观线形地貌和线形构造要素的密... 裂隙在煤层中的发育具有不均匀性和方向性,确定煤层裂隙优势发育方位和线频率,有助于提高矿井煤层瓦斯抽采效率。根据国内外研究成果,分析了煤层裂隙优势发育方位与同期古构造应力场、现今构造应力场、宏观线形地貌和线形构造要素的密切关系,提出了利用这些规律进行煤层裂隙优势发育方位预测的可行性;根据煤矿井下采掘工程特点,基于测线法与观测窗法相结合,提出了煤矿采煤工作面煤壁节理裂隙观测方法,应用该方法预测出试验区域煤层节理裂隙优势发育方位沿NE40°~70°方向,平均线密度为2.1条/m。 展开更多
关键词 安全工程 瓦斯抽采 煤层裂隙 优势方位 线频率轨迹
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基于截流“钻墙”的厚煤层煤巷掘进地质探测技术及工程应用 被引量：1
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作者 关金锋 崔洪庆 陶涛 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期32-35,共4页
为提前探测厚煤层掘进工作面前方煤厚变化和隐伏构造等地质异常,基于截流"钻墙"治理瓦斯的技术优越性,提出利用截流"钻墙"抽采工程超前探测掘进工作面前方煤厚变化和隐伏构造的技术。首先通过设计"立体式"... 为提前探测厚煤层掘进工作面前方煤厚变化和隐伏构造等地质异常,基于截流"钻墙"治理瓦斯的技术优越性,提出利用截流"钻墙"抽采工程超前探测掘进工作面前方煤厚变化和隐伏构造的技术。首先通过设计"立体式"连续控制煤层顶(底)板的瓦斯抽采钻孔,分析施工过程中钻孔长度的异常变化,对隐伏构造初步探测;然后利用"挂耳式"抽采钻孔,进行地质异常的补充探测;结合工作面瓦斯监测监控数据,运用地质分析法,综合预测掘进工作面前方可能出现的煤厚变化和隐伏构造。结果表明,应用该技术能够探明工作面前方落差0.8 m的断层,指导掘进工作面瓦斯均衡抽采,提高工作面的掘进速度。矿井在应用截流"钻墙"抽采煤层瓦斯的过程中,为了避免因煤层隐伏构造引起的瓦斯抽采不均衡问题,可以通过对截流"钻墙"抽采钻孔资料的搜集分析,预测出工作面前方存在的隐伏构造,及时优化抽采钻孔布置方式,保障瓦斯均衡高效抽采。 展开更多
关键词 安全工程 地质探测 “钻墙” 煤巷掘进 隐伏构造
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采煤工作面回风巷瓦斯气团漂移现象初探 被引量：1
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作者 崔洪庆 李莹莹 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期77-81,共5页
了解瓦斯气体在采掘空间的分布及运移规律,是有效开展煤矿瓦斯治理工作的基础。通过对井下瓦斯浓度监测数据可视化及数理分析,揭示了回采工作面回风流中存在瓦斯气团的可能性,表明了回风巷中瓦斯气体运移具有风流携带气团漂移的特点;回... 了解瓦斯气体在采掘空间的分布及运移规律,是有效开展煤矿瓦斯治理工作的基础。通过对井下瓦斯浓度监测数据可视化及数理分析,揭示了回采工作面回风流中存在瓦斯气团的可能性,表明了回风巷中瓦斯气体运移具有风流携带气团漂移的特点;回风巷中的同一瓦斯气团先后经过相邻2个传感器时,2个传感器分别观测到的瓦斯浓度变化的曲线形态具有相似性,根据这一特点,给出了回风巷瓦斯气团漂移速度计算公式和应用实例。研究成果有助于优化采煤工作面通风设计,有效监测回风巷中瓦斯气体运移状态,避免高浓度瓦斯气团导致的矿井灾害。 展开更多
关键词 瓦斯灾害防治 回采工作面 瓦斯浓度监测 瓦斯气团漂移
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特厚急倾斜煤层瓦斯抽采关键技术与实践 被引量：11
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作者 冀超辉 崔洪庆 《矿业安全与环保》 北大核心 2021年第6期99-103,共5页
为了减少瓦斯对乌东煤矿特厚急倾斜煤层安全生产的影响,对水平分层综采放顶煤技术在特厚急倾斜煤层高瓦斯矿井中的应用进行了研究,分析了布孔间距、钻孔直径、钻孔有效长度,以及抽采负压等钻孔参数和瓦斯抽采工艺对瓦斯抽采效果的影响,... 为了减少瓦斯对乌东煤矿特厚急倾斜煤层安全生产的影响,对水平分层综采放顶煤技术在特厚急倾斜煤层高瓦斯矿井中的应用进行了研究,分析了布孔间距、钻孔直径、钻孔有效长度,以及抽采负压等钻孔参数和瓦斯抽采工艺对瓦斯抽采效果的影响,并以顺层长钻孔瓦斯预抽、顶板走向高位钻孔抽采、采空区埋管抽采和卸压瓦斯抽采等技术手段为基础,建立了开采分层瓦斯抽采、开采分层下部煤体瓦斯抽采相结合的立体化瓦斯抽采成套技术体系,为建立特厚急倾斜煤层煤与瓦斯共采体系提供了理论依据和指导。 展开更多
关键词 特厚煤层 急倾斜煤层 水平分层 瓦斯抽采 立体化 技术体系 抽采效果
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