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构造煤中矿物质对孔隙结构的影响研究

煤炭学报 2017年第3期42卷 726-731页

作者：李明姜波秦勇刘杰刚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

为查明矿物质对构造煤孔隙结构的影响,在构造煤宏观和显微构造变形及其孔隙结构特征分析的基础上,结合显微组分鉴定和工业分析实验研究,探讨了构造煤中矿物质对煤体变形和孔隙结构的影响。为突显孔隙结构对构造变形的响应和表征作用,提... 详细信息

为查明矿物质对构造煤孔隙结构的影响,在构造煤宏观和显微构造变形及其孔隙结构特征分析的基础上,结合显微组分鉴定和工业分析实验研究,探讨了构造煤中矿物质对煤体变形和孔隙结构的影响。为突显孔隙结构对构造变形的响应和表征作用,提出了干燥无灰基和密度校正法,以期降低矿物质对孔隙结构的影响。研究表明:一般矿物质含量相对较高的煤体在相近的构造条件下,变形程度往往强于低矿物质含量的煤体,构造煤中黏土矿物发育区构造变形程度多会增强、变形性质可向韧性转变。同生矿物对构造煤的孔隙结构的影响主要体现在密度、组分和变形影响等方面,且以密度影响最为显著。密度校正法可有效消除密度的影响,使得体积孔容和体积孔比表面积能更好的反映构造煤的孔隙发育和构造破坏程度。

关键词：构造煤孔隙结构矿物质校正

黔西六盘水煤田大河边向斜龙潭组煤系页岩微观孔隙特征及其影响因素

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天然气地球科学 2023年

作者：赵凌云吴章利钟毅夏鹏魏元龙刘杰刚王科陈世万贵州民族大学生态环境工程学院贵州大学资源与环境工程学院贵州省油气勘查开发工程研究院喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室复杂构造区非常规天然气评价与开发自然资源部重点实验室

黔西地区龙潭组煤系页岩厚度大、有机质丰度高、含气性好，是我国南方重要的页岩气勘探目标层位。以区内大河边向斜龙潭组煤系页岩全岩样品和干酪根样品为例，开展场发射扫描电镜、气体吸附、XRD矿物成分分析、TOC含量测定、显微组分分... 详细信息

黔西地区龙潭组煤系页岩厚度大、有机质丰度高、含气性好，是我国南方重要的页岩气勘探目标层位。以区内大河边向斜龙潭组煤系页岩全岩样品和干酪根样品为例，开展场发射扫描电镜、气体吸附、XRD矿物成分分析、TOC含量测定、显微组分分析等实验，讨论了中低成熟度煤系页岩孔隙发育特征及其主控因素。结果表明：该页岩为低成熟—中成熟页岩（镜质体反射率为0.68%～0.95%），孔隙类型有无机孔、有机孔和微裂缝，无机孔主要包括粒间孔、晶间孔、粒内孔和溶蚀孔，有机孔包括气孔和残余胞腔孔，微裂缝主要包括构造缝、有机质演化异常压力缝、成岩收缩缝和贴粒缝。全岩样品孔体积介于0.0046～0.0397 cm3/g之间，干酪根样品孔体积介于0.0165～0.1020 cm3/g之间，页岩中干酪根对孔隙的贡献率大于矿物。黏土矿物、方解石、有机质丰度和成熟度等对页岩总孔隙体积影响较大，黏土矿物含量、有机质成熟度与页岩孔隙体积呈显著正相关；方解石含量、TOC含量与页岩孔隙体积呈显著负相关。有机质的存在会充填微裂隙以及中孔、大孔，低成熟—中成熟阶段，是干酪根大量裂解生成油气的阶段，同时产生大量有机孔。黏土矿物和有机质成熟度导致页岩孔隙分形维数增大，孔隙结构复杂程度增加，TOC含量导致页岩孔隙分形维数减小，孔隙结构复杂性降低。

关键词：上扬子地区低熟页岩煤系页岩有机质孔隙结构分形维数

低中煤级构造煤超临界甲烷吸附特性及吸附模型适用性

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煤炭学报 2017年第8期42卷 2063-2073页

作者：宋昱姜波李明刘杰刚刘和武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

综合分析了低中煤级构造煤甲烷超临界吸附特性,以及常用的吸附理论及其扩展模型对构造煤的适用性。Ⅰ类模型对最大吸附量(V_m)的拟合方差平均值表现为原生<碎裂<碎斑<片状<揉皱<碎粒<鳞片<糜棱煤,其中T和L-F对原生煤和脆性构造煤的V_m... 详细信息

综合分析了低中煤级构造煤甲烷超临界吸附特性,以及常用的吸附理论及其扩展模型对构造煤的适用性。Ⅰ类模型对最大吸附量(V_m)的拟合方差平均值表现为原生<碎裂<碎斑<片状<揉皱<碎粒<鳞片<糜棱煤,其中T和L-F对原生煤和脆性构造煤的V_m拟合效果较好。Ⅱ类模型对构造煤V_m的拟合方差高于Ⅰ类模型,其中T-BET-1和T-BET-2不适合于鳞片煤。Ⅲ类模型的拟合方差平均值表现为:碎斑<碎裂<原生<碎粒<揉皱<鳞片<糜棱煤,拟合偏差低于Ⅰ和Ⅱ类模型,其中DR1~DR3和DA-3模型可以有效计算鳞片煤和揉皱煤的V_m。DR1~DR3可以较好的反映糜棱煤的V_m。随着构造变形的增强,Ⅲ类模型的吸附饱和度逐渐增高,由单分子层不饱和吸附(原生、碎裂、碎斑),逐渐过渡为单分子层饱和吸附(碎粒、片状煤),再过渡为多分子层吸附(鳞片、揉皱、糜棱煤)。原生煤及构造煤吸附势(0~13 kJ/mol)分布均随着吸附空间的增大而逐渐降低。在达到最大吸附量时,吸附空间表现为原生≈碎裂<碎斑<碎粒≈片状<揉皱<糜棱≈鳞片煤。拟合偏差分析表明:E-L,L-F,L和T,对碎粒煤适应性最强;L,F,T和E-L适合于鳞片煤;L,F,E-L,TBET-3,DR1,DR2适合于揉皱煤;而模型F和T适合于糜棱煤。

关键词：构造煤等温吸附吸附模型吸附适用性

木质素-聚乙烯共热解生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附性能

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生态环境学报 2022年第2期31卷 344-353页

作者：秦坤王志康王章鸿杨成刘杰刚沈德魁贵州民族大学生态环境工程学院贵州贵阳550025 贵州省工程地质灾害防治工程研究中心(贵州民族大学) 贵州贵阳550025 贵州民族大学固废污染控制与资源化技术研究中心贵州贵阳550025 东南大学/能源热转换及其过程测控教育部重点实验室江苏南京210000

为了寻求木质素的资源化利用途径和开发低廉、高效的重金属吸附材料,该研究将木质素和聚乙烯混合物在600℃下热解制备生物炭(LG/PE-600C),以单独木质素在相同条件下所制备的生物炭作对比(LG-600C),利用扫描电镜(SEM)、N_(2)吸附/脱附、... 详细信息

为了寻求木质素的资源化利用途径和开发低廉、高效的重金属吸附材料,该研究将木质素和聚乙烯混合物在600℃下热解制备生物炭(LG/PE-600C),以单独木质素在相同条件下所制备的生物炭作对比(LG-600C),利用扫描电镜(SEM)、N_(2)吸附/脱附、傅里叶红外光谱(FT-IR)和元素分析等对比分析LG-600C和LG/PE-600C在表观形貌、孔隙特性、表面官能团、物质组成等的差异,并进一步考察两种生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附性能。相对于LG-600,LG/PE-600C表面较粗糙,孔隙结构较发达。LG/PE-600C的比表面积达213.87 m^(2)·g^(-1),约为LG-600的2.5倍。聚乙烯的介入,导致LG/PE-600C的O元素含量和表面含氧官能团较LG-600C有所降低。吸附结果显示,LG/PE-600C对Cd(Ⅱ)的吸附性能明显优于LG-600。在一定范围内,Cd(Ⅱ)初始浓度、环境温度、吸附时间、溶液pH的增加均能够促进LG/PE-600C对Cd(Ⅱ)的吸附。Langmuir模型和准二级动力学模型能够很好地拟合Cd(Ⅱ)的吸附过程,表明LG/PE-600C对Cd(Ⅱ)的吸附为化学作用主导的单分子层吸附。基于Langmuir模型所得到的理论最大吸附量达到40.82 mg·g^(-1)。热力学分析证实,LG/PE-600C对Cd(Ⅱ)的吸附为自发的吸热反应。机理分析表明,LG/PE-600C具有优于LG-600C的吸附性能,其主要原因在于聚乙烯介入能够强化木质素的分解,促进LG/PE-600C孔隙的发育,使得LG/PE-600C表面暴露大量Cd(Ⅱ)的吸附位点,如-OH、C=C、-C-O-C等。这些吸附位点能够通过配位、沉淀、离子交换等作用对Cd(Ⅱ)进行吸附。由此证实,添加聚乙烯与木质素进行共热解制备生物炭用于Cd(Ⅱ)的吸附可作为木质素重要的资源化利用方式。

关键词：木质素聚乙烯生物炭共热解 Cd(Ⅱ) 吸附

构造煤变形过程中矿物及元素响应——以朱仙庄矿8号煤为例

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煤炭学报 2017年第4期42卷 985-995页

作者：程国玺姜波刘和平刘杰刚宋昱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

煤变形过程中矿物及元素的响应特征是构造煤研究的一个新领域,并可能为煤与瓦斯突出预测提供新的方法和手段。在淮北朱仙庄矿8号煤Ⅱ832工作面不同类型构造煤扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),X射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(IC... 详细信息

煤变形过程中矿物及元素的响应特征是构造煤研究的一个新领域,并可能为煤与瓦斯突出预测提供新的方法和手段。在淮北朱仙庄矿8号煤Ⅱ832工作面不同类型构造煤扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),X射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等实验测试的基础上,分析了煤构造变形过程中矿物及元素的响应特征,并探讨了其迁移聚集模式。结果显示,随着构造变形的增强,煤中矿物由完整的层片状破碎为残斑状,矿物薄膜甚至随煤体发生揉皱变形,同时由单矿物独立分布变为多矿物相互混杂,韧性变形煤中矿物种类及含量均有显著增加;煤中不同种元素对构造变形的敏感程度不同,可划分为脆性变形敏感型元素(主要包括Ca,Mg,Zn,Mn,Sb,Hg等元素)、韧性变形敏感型元素(主要包括Si,Al,K,Rb,Th,Cu,Th,Cu,Cr和REE元素等)和稳定或复杂变化型元素3类;结合不同类型构造煤结构及其应力应变环境的差异,将构造煤中矿物和元素迁移聚集概括为动力变质作用驱动、裂隙充填和韧性变形混合流变等3种模式。动力变质作用主要影响煤中有机元素及与有机质相关的元素类型;构造裂隙的发育及热液流体的充填导致了脆性变形煤中碳酸盐矿物、低温热液型硫化物矿物及相应元素的富集;韧性流变作用使得煤中黏土矿物及相应元素在韧性变形煤中相对富集。

关键词：构造煤矿物和元素敏感元素迁移聚集模式朱仙庄矿

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黔西土城向斜构造煤发育模式及构造控制

煤炭学报 2018年第6期43卷 1565-1571页

作者：李明姜波刘杰刚朱鹏程国玺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

构造复杂区构造煤发育及其分布规律是煤层气勘探与甜点区评价的重要研究内容之一。在野外构造系统观测和矿井构造特征分析的基础上,结合矿井井下煤体结构观测与构造煤发育特征分析,探讨了黔西土城向斜的构造特征及其对构造煤发育的控制... 详细信息

构造复杂区构造煤发育及其分布规律是煤层气勘探与甜点区评价的重要研究内容之一。在野外构造系统观测和矿井构造特征分析的基础上,结合矿井井下煤体结构观测与构造煤发育特征分析,探讨了黔西土城向斜的构造特征及其对构造煤发育的控制机理。研究表明:土城NW向弧形断褶带具有"弧形断褶组合,基底断裂控制,局部变形强烈,变形衰减迅速"的构造变形特征,而土城向斜为一NW向延伸的短轴开阔斜歪向斜,向斜内部构造分异显著,可以进一步划分为NE翼单斜弱变形区、SW翼陡立强变形区和NW部构造复杂区;依据构造煤发育及其分布对构造的响应特征,提出了土城向斜构造煤发育的10种地质模式,并进一步将其归纳为褶皱成因型和断裂成因型两大类型,其中褶皱成因型构造煤发育普遍、类型较为单一,是煤体结构垂向分异的主导因素;断裂成因型构造煤分布较为局限,但常发育强变形构造煤、且构造煤变形序列相对较为完整。

关键词：黔西土城向斜构造煤发育模式构造控制

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炮身晃动量对轴系平行度影响研究

火炮发射与控制学报 2024年

作者：陈永刚刘杰黄诚余继良西北机电工程研究所

现代火炮包含多种火力组件和火控组件，各组件采用统一的轴系基准，通过校靶使轴系的平行度达到要求，以保证火炮在雷达跟踪、光电跟踪、车长镜瞄准、火控解算等情况下，武器综合控制系统控制火力组件向准确的目标未来点发射炮弹、主防... 详细信息

现代火炮包含多种火力组件和火控组件，各组件采用统一的轴系基准，通过校靶使轴系的平行度达到要求，以保证火炮在雷达跟踪、光电跟踪、车长镜瞄准、火控解算等情况下，武器综合控制系统控制火力组件向准确的目标未来点发射炮弹、主防弹药、导弹等，完成打击任务。火炮轴系基准是现代火炮主要组件安装与轴系平行度调校的基础，直接影响瞄准误差。以某双管火炮为例，针对其射击后平行度超差问题，通过研究其轴系基准、平行度要求及调试过程，估算炮身晃动量，揭示了炮身晃动量对火炮轴系基准及轴系平行度影响显著，给出了避免平行度超差的措施。研究结果对火炮轴系基准设计、轴系平行度误差分配及检验验收具有一定参考作用。

关键词：火炮轴系基准晃动量平行度

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煤层气开发井网设计与优化部署

石油勘探与开发 2016年第1期43卷 84-90页

作者：赵欣姜波徐强刘杰刚赵岳段飘飘中国矿业大学资源与地球科学学院中国煤炭地质总局勘查研究总院

以鄂尔多斯盆地东缘三区块煤层气为例，按照开发前期井网设计、现场优化部署和动态效果跟踪3个阶段一体化的整体思路和方法，对煤层气开发井网进行优化部署和动态调整。开发前期井网设计以煤层构造、埋深、厚度、顶底板岩性、含气量、... 详细信息

以鄂尔多斯盆地东缘三区块煤层气为例，按照开发前期井网设计、现场优化部署和动态效果跟踪3个阶段一体化的整体思路和方法，对煤层气开发井网进行优化部署和动态调整。开发前期井网设计以煤层构造、埋深、厚度、顶底板岩性、含气量、渗透率和水文地质条件等7个方面的地质条件为依据，确定开采井网应为菱形井网，井型以丛式井为主，水平井为辅；井网方位是菱形长对角线为面割理方向，短对角线为端割理方向；高渗透区井距为300～350m，低渗透区井距为350-400m。现场优化部署要充分考虑地表、地下和钻井工程条件3个因素，并遵循地上服从地下、工程服从地质的基本要求。动态效果跟踪阶段，通过对区内井间干扰和层间干扰现象的观察，重新优化部署24口生产井，调整36口生产井的开发层系，使得区块井网设计更为合理。5a的开发实践证明，三区块优化部署后的井网和开发模式基本合理。

关键词：煤层气开发井网设计井网优化部署生产动态跟踪井位调整开发层系调整

鄂尔多斯盆地东缘三区块煤层气井产能主控因素及开发策略

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石油学报 2017年第11期38卷 1310-1319页

作者：赵欣姜波张尚锟刘杰刚段飘飘徐强中国煤炭地质总局勘查研究总院北京100039 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 中石油煤层气有限责任公司陕北项目经理部陕西延安716000

根据鄂尔多斯盆地东缘三区块煤层气田83口排采井的资料,系统分析了地质条件、工程技术和排采制度等因素对煤层气井产能的影响,并在此基础上提出了相应的开发策略。结果表明:煤层厚度、地下水流体势、含气量、渗透率和临储比是影响研究... 详细信息

根据鄂尔多斯盆地东缘三区块煤层气田83口排采井的资料,系统分析了地质条件、工程技术和排采制度等因素对煤层气井产能的影响,并在此基础上提出了相应的开发策略。结果表明:煤层厚度、地下水流体势、含气量、渗透率和临储比是影响研究区煤层气井产能的主要地质因素;井距、压裂液量和加砂量是影响煤层气井产能的主要工程技术因素;井底压力下降速度、动液面下降速度、套压直接影响煤层气井产能。在此基础上,采用灰色关联分析法得出研究区煤层气井产能影响因素的大小次序,并从有利区优选、井网部署、压裂设计和排采制度4个方面,提出了适合于研究区煤层气地质特征的开发策略:在有利区优选方面,构建了煤层气开发有利区评价指标,将研究区划分为I—Ⅳ类单元;在井网部署方面,I类和Ⅱ类单元井距应控制在335~370 m;Ⅲ类和Ⅳ类单元井距应控制在370~400 m;在压裂施工设计方面,I类和Ⅱ类单元煤层气井的压裂液量应控制在800~1 200 m3;加砂量应控制在35~60 m3;Ⅲ类和Ⅳ类单元煤储层地质条件相对较差,对于不同地质条件,提出了不同的压裂措施;排采制度方面,将煤层气排采产气过程划分为5个阶段,并针对不同排采阶段,提出了具体的排采控制方法。

关键词：煤层气产能主控因素灰色关联分析调控方法开发策略