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阳泉―晋城矿区关闭煤矿煤层气资源特征及抽采模式

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煤炭科学技术 2024年

作者：王阳向杰秦勇陈尚斌朱炎铭黄曼莉石莹中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室中国矿业大学资源与地球科学学院

受资源枯竭、淘汰落后、过剩产能等因素影响，山西省关闭煤矿数量逐年增多，关闭/废弃煤矿煤层气资源评价和开发逐渐受到重视。本文以阳泉―晋城矿区关闭煤矿为研究对象，通过资料整理、实验测试、数值模拟等手段，探究了关闭煤矿煤层... 详细信息

受资源枯竭、淘汰落后、过剩产能等因素影响，山西省关闭煤矿数量逐年增多，关闭/废弃煤矿煤层气资源评价和开发逐渐受到重视。本文以阳泉―晋城矿区关闭煤矿为研究对象，通过资料整理、实验测试、数值模拟等手段，探究了关闭煤矿煤层气资源特征，预测了煤层气资源量，总结了抽采模式。研究表明，阳泉―晋城矿区2009年兼并重组前和兼并重组中关闭煤矿共153座，基本为低瓦斯煤矿。2016―2020年去产能关闭37座煤矿，阳泉矿区分布较为集中，以高瓦斯矿为主；晋城矿区分布相对零散，以低瓦斯矿井为主。关闭煤矿煤层气资源由采空区煤层气资源与原位煤层气资源组成。采空区煤层气以游离态为主赋存于采空区孔隙―裂隙中，厚煤层采空区垮落带与裂隙带孔隙体积之和与工作面体积的比值I介于0.53～0.73，而中厚煤层采空区I值通常大于0.90。原位煤层气主要以吸附态赋存于煤基质孔隙中，15号煤孔隙度介于3.69%～5.45%，微孔比表面积介于97.58～120.76 m2/g，微孔体积介于0.017～0.022 cm3/g，微孔最为发育。煤层埋深和局部构造控制原位煤层含气性，而甲烷浓度作为采空区含气性的重要指标，受控于煤层、储气空间结构及封闭条件。根据资源与关闭煤矿特征将关闭煤矿煤层气资源分为3类：低瓦斯关闭煤矿采空区煤层气资源、高瓦斯关闭煤矿采空区煤层气资源和高瓦斯关闭煤矿原位煤层气资源。构建了关闭煤矿采空区煤层气资源量预测数学模型，预测了采空区煤层气资源量；采用体积法预测了原位煤层气资源量。在资源预测范围内，阳泉―晋城矿区关闭煤矿采空区煤层气资源量合计46074.01×104m3，原位煤层气资源量达146388.12×104m3，其中，阳泉三矿的资源量最大。此外，总结了4种关闭煤矿煤层气抽采模式，分别为地面直井抽采、L型井抽采、采空区煤层气与水平邻近原位煤层气合采及过采空区下部煤层气抽采，并针对各关闭煤矿提出了利用方向。

关键词：关闭煤矿煤层气资源采空区资源量预测抽采模式

渤海湾盆地临清坳陷西部山西——太原组海陆过渡相泥页岩沉积环境及有机质富集

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古地理学报 2024年

作者：王阳张涵宇朱炎铭秦勇陈尚斌王之炫曹婉中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室中国矿业大学资源与地球科学学院

海陆过渡相页岩气勘探开发处于初级阶段，而渤海湾盆地临清坳陷西部石炭—二叠系山西组—太原组泥页岩具有良好的生烃潜力，也是中国海陆过渡相页岩气开发的重要层位。为研究山西组—太原组泥页岩沉积环境与有机质富集关系，以XJ1井为... 详细信息

海陆过渡相页岩气勘探开发处于初级阶段，而渤海湾盆地临清坳陷西部石炭—二叠系山西组—太原组泥页岩具有良好的生烃潜力，也是中国海陆过渡相页岩气开发的重要层位。为研究山西组—太原组泥页岩沉积环境与有机质富集关系，以XJ1井为研究对象，系统开展了岩石矿物、有机地球化学、元素地球化学以及数值分析等工作。研究表明：研究区山西组—太原组泥页岩脆性矿物含量低、黏土矿物含量高，压裂难度大，TOC含量平均值为403%，属于优质烃源岩，具备页岩气勘探开发潜力；太原组泥页岩沉积时期处于温暖湿润的气候条件，具有频繁变化的陆源碎屑输入、较低的沉积速率以及低—中等古生产力水平，沉积水体为海水沉积，处于缺氧还原和中等滞留环境；山西组泥页岩沉积时期，古气候条件复杂多变，具有稳定且较高的陆源碎屑输入、中等的沉积速率以及中—高等古生产力水平，沉积水体为微咸水—海水沉积，处于缺氧还原和中等—强滞留环境。根据古环境条件与TOC含量的线性相关性、灰色关联度以及稳健回归分析，认为太原组泥页岩有机质富集主要受控于古气候、古氧化还原以及古水体盐度条件，而山西组泥页岩有机质富集主要受控于古气候以及陆源碎屑输入条件。

关键词：渤海湾盆地临清坳陷西部山西—太原组海陆过渡相泥页岩沉积环境有机质富集

沉积环境对页岩气储层的控制作用——以中下扬子区下寒武统筇竹寺组为例

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煤炭学报 2013年第5期38卷 845-850页

作者：王阳陈洁胡琳朱炎铭中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116

以＂沉积控相,相控储层＂为研究思路,基于野外露头实测、室内试验测试以及结合前人研究成果,探讨中下扬子区下寒武统筇竹寺组沉积环境对页岩气储层的控制作用。研究表明：中下扬子区下寒武统筇竹寺组富有机质泥页岩主要发育于陆棚相和... 详细信息

以＂沉积控相,相控储层＂为研究思路,基于野外露头实测、室内试验测试以及结合前人研究成果,探讨中下扬子区下寒武统筇竹寺组沉积环境对页岩气储层的控制作用。研究表明：中下扬子区下寒武统筇竹寺组富有机质泥页岩主要发育于陆棚相和深海—次深海滞留盆地相中,沉积中心页岩厚度可达100~180 m,有机碳含量（TOC）最高可达18.7%,平均达到5.07%;静水缺氧还原沉积环境岩石类型主要以富含有机质的炭质页岩、硅质页岩、粉砂质页岩以及钙质页岩为主,页岩矿物成分以石英（平均达64.97%）和黏土矿物（平均达23.66%）为主;缺氧还原环境下沉积的大量黄铁矿形成的黄铁矿晶间孔、有机质生烃形成的微孔隙、黏土矿物层间微孔隙以及脆性矿物控制的微裂缝为页岩气提供了良好的储集空间。沉积环境控制下储层发育特征的研究可为页岩展布、有机质丰度、储集空间以及后期有利区评价等研究提供基础。

关键词：沉积环境页岩气储层特征中下扬子区筇竹寺组

煤系气叠置含气系统与天然气成藏特征——以沁水盆地榆社—武乡示范区为例

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天然气工业 2023年第5期43卷 12-22页

作者：陈尚斌侯晓伟屈晓荣王阳周宝艳朱炎铭苏育飞刘正煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室·中国矿业大学中国矿业大学资源与地球科学学院合肥工业大学资源与环境工程学院山西省煤炭地质勘查研究院

中国煤系气资源丰富,其中沁水盆地是中国煤系气分布的主要盆地之一,明确煤系气叠置含气系统分布特征,有助于实现煤系气的共探合采。为此,以沁水盆地榆社—武乡示范区石炭系—二叠系含煤地层为研究对象,在分析煤系气地质特征的基础上,划... 详细信息

中国煤系气资源丰富,其中沁水盆地是中国煤系气分布的主要盆地之一,明确煤系气叠置含气系统分布特征,有助于实现煤系气的共探合采。为此,以沁水盆地榆社—武乡示范区石炭系—二叠系含煤地层为研究对象,在分析煤系气地质特征的基础上,划分了煤系气叠置含气系统,研究了煤系气的源岩—储层共生组合特征、储层分布特征、共生成藏特征,并详细分析了示范井的压裂合采效果,预测了示范井产量。研究结果表明:①研究区目标煤系空间上发育3个独立叠置含气系统,其中含气系统Ⅰ是以15号煤和富有机质泥岩为主要烃源岩的“泥岩—煤—泥岩”组合;含气系统Ⅱ是以11号、12号煤和富有机质泥岩为主要烃源岩的“泥岩—砂岩—煤—泥岩”组合和以8号煤与富有机质泥岩为主要烃源岩的“泥岩—煤—砂岩—泥岩”组合;含气系统Ⅲ是以3号煤和富有机质泥岩为主要烃源岩的“泥岩—煤—砂岩”组合;②煤系气储层具有单层厚度薄、累计厚度大的空间展布特征,各含气系统中气藏组合类型以煤层气为主,页岩气和致密砂岩气发育较差;③示范井煤系气合采甜点含气层段发育于含气系统Ⅱ和Ⅲ,具备压裂合采基础,运用电缆桥塞与射孔联作投球分层压裂工艺配套技术实现了深部煤系气的有效开采。结论认为:①叠置含气系统兼容性是控制煤系气开采的关键因素,未来仍需不断优化排采制度以提高煤系气的合采产能;②研究成果对深化煤系气共生成藏机理、优选合采甜点层段、释放深部煤层气资源和实现煤系气高效合采均具有理论和实践意义。

关键词：煤系气叠置含气系统共生成藏压裂合采榆社—武乡示范区沁水盆地

页岩中有机质与黏土矿物对甲烷吸附能力的探讨

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煤炭学报 2013年第5期38卷 812-816页

作者：张寒朱炎铭夏筱红胡琳陈洁中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221116

以南方中下扬子地区高—过成熟页岩样品为研究目标,通过低温液氮吸附、压汞实验等孔隙分析手段,以及等温吸附实验等,利用SPSS软件分析TOC含量、成熟度、黏土矿物含量对样品吸附能力的影响,得出TOC含量、成熟度Ro、黏土矿物含量对样品最... 详细信息

以南方中下扬子地区高—过成熟页岩样品为研究目标,通过低温液氮吸附、压汞实验等孔隙分析手段,以及等温吸附实验等,利用SPSS软件分析TOC含量、成熟度、黏土矿物含量对样品吸附能力的影响,得出TOC含量、成熟度Ro、黏土矿物含量对样品最大吸附量的影响系数分别为0.326,-0.061,0.028。其中TOC含量、黏土矿物含量的增加对提升样品吸附能力具有正面作用。利用X射线衍射、扫描电镜对样品成分、形貌进行分析,结果指示有机质面孔率明显高于矿物基质,与伊利石相比,伊蒙混层具有良好的多孔性与联通性。

关键词：页岩吸附态成熟度 TOC 黏土矿物

成岩作用对滇东地区筇竹寺组页岩孔隙特征的控制机制

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煤炭学报 2015年第S2期40卷 439-448页

作者：付常青朱炎铭陈尚斌中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116

基于滇东地区筇竹寺组钻井岩样压汞实验数据,并结合X射线衍射及SEM观察,从成岩作用入手研究其对页岩孔隙特征的控制。结果表明:筇竹寺组页岩孔径从超大孔至微孔均有发育,过渡孔及微孔是孔容及孔比表面积的主要贡献者;压汞孔隙度与TOC含... 详细信息

基于滇东地区筇竹寺组钻井岩样压汞实验数据,并结合X射线衍射及SEM观察,从成岩作用入手研究其对页岩孔隙特征的控制。结果表明:筇竹寺组页岩孔径从超大孔至微孔均有发育,过渡孔及微孔是孔容及孔比表面积的主要贡献者;压汞孔隙度与TOC含量及黏土矿物含量呈正相关关系,与脆性矿物含量呈负相关关系;基于进汞曲线形态及孔径分布,将本区页岩气储层孔隙结构划分为退汞效率低,孔隙联通性好的S型,及退汞效率较高,孔隙联通性较好的反S型。受控于成岩作用中高岭石的伊利石化,伊利石继承高岭石孔隙结构特征,随着含量的增加,开放联通型中孔、过渡孔及微孔孔容会迅速增加,孔隙度增大;但成岩过程中产生的溶解硅重结晶使部分孔隙受到石英的胶结及堵塞,成为封闭孔及半封闭孔,随着石英含量的增加,孔隙度减小,两者共同作用,形成了本区筇竹寺组页岩S型及反S型孔隙结构类型。

关键词：孔隙特征控制机制成岩作用筇竹寺组页岩滇东地区

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福建大田上京二叠纪含煤区滑脱构造研究

中国矿业大学学报 1992年第A9期21卷 96-101页

作者：朱炎铭

东胜长焰煤热解含氧官能团结构演化的^(13)C-NMR和FT-IR分析

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燃料化学学报 2015年第5期43卷 519-529页

作者：宋昱朱炎铭李伍中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008

以东胜煤田色拉一号井田2号煤层长焰煤为研究对象,利用浮沉离心法富集其镜质组。基于工业分析、元素分析、13C-NMR、FT-IR、谱图分峰拟合技术和化学分析测试,求取镜煤及一系列热解煤含氧官能团结构与含量参数,从不同角度研究了含氧官能... 详细信息

以东胜煤田色拉一号井田2号煤层长焰煤为研究对象,利用浮沉离心法富集其镜质组。基于工业分析、元素分析、13C-NMR、FT-IR、谱图分峰拟合技术和化学分析测试,求取镜煤及一系列热解煤含氧官能团结构与含量参数,从不同角度研究了含氧官能团的分布规律与演化特点。镜煤中羧基、羰基含量分别为8.91~10.90 mol/kg、1.61~1.79 mol/kg,随热解温度升高羧基显著减少。热解作用促使以端基形式连接在脂肪链或脂肪环结构氧上的甲基和亚甲基首先脱去,且在温度高于350℃后基本稳定。氧在热解过程赋存状态的变化是芳香体系与脂肪体系相互竞争的结果,510℃热解煤中芳香类氧和脂肪类氧的含量分别为7.49、3.45 mol/kg。羟基的演化过程与热解过程中氧的赋存状态密切相关。随着热解过程的进行,在热解温度低于440℃时,各种羟基含量均减少,热解过程对于大分子网络的破坏干扰了各种氢键作用,而羟基π作用则暂时增强,至510℃时各种氢键含量均降为最低。东胜长焰煤中含氧官能团化学活性顺序为:[COOH]>[R-O]>[Ar-O-Ar,Ar-O-C,C-O-C]>[C=O]。镜煤非活性醚键含量为0.68 mol/kg,活性醚键为0.48 mol/kg,主要为非活性醚键。

关键词：东胜长焰煤热解含氧官能团结构演化 13C-NMR FT-IR

中上扬子地区下寒武统筇竹寺组页岩气资源潜力分析

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煤炭学报 2012年第11期37卷 1871-1877页

作者：胡琳朱炎铭陈尚斌陈洁王阳中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221116

对中下扬子地区下寒武统筇竹寺组页岩出露地区进行野外调查,采集样品,并进行实验分析。研究认为:中上扬子地区下寒武统筇竹寺组黑色页岩厚度大(50～400 m),有机碳含量高,平均1.92%～2.35%,Ro值位于2.0%～4.0%,热演化程度高,具有形成页... 详细信息

对中下扬子地区下寒武统筇竹寺组页岩出露地区进行野外调查,采集样品,并进行实验分析。研究认为:中上扬子地区下寒武统筇竹寺组黑色页岩厚度大(50～400 m),有机碳含量高,平均1.92%～2.35%,Ro值位于2.0%～4.0%,热演化程度高,具有形成页岩气藏资源的良好潜力;依据研究区页岩厚度、有机碳含量和成熟度分布特征以及页岩矿物成分、孔裂隙和含气性特征等源岩和储层方面的综合分析,优选出川南—黔西、米仓山—大巴山前陆、湘鄂西—渝东—黔北3个页岩气勘探有利区,并对页岩气有利区进行了资源潜力评价。

关键词：页岩气资源潜力分析下寒武统筇竹寺组中上扬子有利区优选