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大佛寺煤储层甲烷解吸的传质过程研究

煤炭学报 2018年第B6期43卷 219-228页

作者：马东民王传涛杨甫何倩李倩戴楠张晨阳索根喜西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 煤与煤层气共采国家重点实验室山西晋城048000 国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710021 陕西省煤层气开发利用有限公司陕西西安710065

以CH_4解吸过程CH_4的质点运移过程、能量来源与传递为研究目标,剥离大佛寺4号煤的镜煤与暗煤,进行工业分析、煤岩分析、液氮吸附、压汞实验、润湿性测定、吸附/解吸等对比实验,进行吸附热计算。研究认为:按照传质功能分类,煤的孔隙分... 详细信息

以CH_4解吸过程CH_4的质点运移过程、能量来源与传递为研究目标,剥离大佛寺4号煤的镜煤与暗煤,进行工业分析、煤岩分析、液氮吸附、压汞实验、润湿性测定、吸附/解吸等对比实验,进行吸附热计算。研究认为:按照传质功能分类,煤的孔隙分半开放孔与连通孔,镜煤吸附量大,以半开放孔为主,暗煤以连通孔为主;降压湍动引起水的蒸汽化,H_2O的吸附放热导致CH_4的解吸,降压解吸的本质是竞争吸附,表现为置换解吸;煤层气的产出的传质过程是低溶解度的CH_4气核空化过程(Cavitition)。煤的吸水、平衡水实验与CT扫描结果初步验证了我们对煤层气产出的传质过程认识。研究结果补充了解吸作用的能量来源问题。

关键词：煤储层甲烷解吸吸附热物理模型大佛寺

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压痕法评价煤层气井固井水泥石断裂力学性质

天然气工业 2020年第3期40卷 115-122页

作者：张典坤陈立超王生维煤与煤层气共采国家重点实验室·晋煤集团山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司内蒙古工业大学矿业学院中国地质大学(武汉)资源学院

深部煤层气井高压注入压裂、水平井分段压裂、CO2地质封存等复杂工况对井筒环空封隔能力提出了更高的要求。为了探究煤层气井固井水泥石本体破坏原貌特征、水泥石断裂力学性质对环空封隔失效的影响,通过实地解剖沁水盆地晋城矿区煤层气... 详细信息

深部煤层气井高压注入压裂、水平井分段压裂、CO2地质封存等复杂工况对井筒环空封隔能力提出了更高的要求。为了探究煤层气井固井水泥石本体破坏原貌特征、水泥石断裂力学性质对环空封隔失效的影响,通过实地解剖沁水盆地晋城矿区煤层气井的固井情况,基本查明了煤层气井井筒环空水泥环的破坏情况,并利用压痕法(IM)对该矿区煤层气井固井水泥石原样进行维氏硬度、断裂韧度的实验测试,研究其在不同载荷下的变化规律。研究结果表明:①该区煤层气井井筒封隔失效的主要形式包括固井水泥环的第一、第二界面的开裂形成流体通道,以及水泥环本体脆性断裂形成高角度垂向裂缝和断块体;②水泥石的高脆性导致硬度随载荷增加先降低再升高,现用固井水泥浆体系的高脆性是其在射孔、压裂环节封隔失效的关键内在因素;③断裂韧度随着载荷的增大逐渐升高,后期维持在0.71 MPa·m^1/2,抗裂性能较差;④射孔冲击在水泥石中形成辐射裂纹,压裂期间高压流体的挤注导致射孔辐射裂纹失稳扩展并形成垂向裂缝窜槽和断块。结论认为,采用抗冲击型高韧性复合水泥可以控制射孔阶段固井水泥石的辐射裂纹尺寸,有利于防止煤层气井井筒环空封隔失效。

关键词：深部煤层气井固井环空封隔能力水泥石断裂韧度压痕法抗冲击高韧性水泥

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淮南潘谢矿区二叠系泥页岩构造热演化特征

天然气地球科学 2015年第9期26卷 1696-1704页

作者：刘会虎胡宝林徐宏杰张文永郑凯歌程乔安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001 安徽省煤田地质局勘查研究院安徽合肥230088 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710054 福建省煤田地质勘查院福建福州350005

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... 详细信息

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。

关键词：潘谢矿区二叠系泥页岩埋藏—沉降史热演化

国外煤层气产业发展法治环境考察及其对我国的启示

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中国矿业 2017年第4期26卷 8-13页

作者：赵云海晋中学院旅游与公共管理学院山西晋中030619

我国煤层气储量极为丰富,产业化发展水平却较低,这与产业发展的法治环境有直接关系。产业法治环境主要包括立法法治环境、金融法治环境、财政法治环境、市场管理法治环境。本文对美国、加拿大、澳大利亚、德国发达国家煤层气产业法治环... 详细信息

我国煤层气储量极为丰富,产业化发展水平却较低,这与产业发展的法治环境有直接关系。产业法治环境主要包括立法法治环境、金融法治环境、财政法治环境、市场管理法治环境。本文对美国、加拿大、澳大利亚、德国发达国家煤层气产业法治环境考察之后,发现上述国家煤层气产业法治环境具有立法完备、投融资渠道畅通、财税支持积极、市场化运作成熟的特点。我国煤层气产业需要汲取域外国家经验,填补产业立法空白、提升立法层级;建立奖励(或补贴)机制、搭建多元化投融资平台;简化财税优惠实施程序、提升政策激励度;打破管道垄断、鼓励市场竞争、气价实行市场调节,从立法、金融、财税、市场管理多角度完善产业法治环境。

关键词：煤层气产业发展法治环境中国

二氧化氯作为煤储层压裂液破胶剂的可行性实验研究

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煤炭学报 2014年第5期39卷 908-912页

作者：郭红玉夏大平苏现波马俊强张双斌王振河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室--省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454000 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000

针对煤层温度低、高黏压裂液无法及时破胶返排的难题,探讨二氧化氯作为压裂液破胶剂的可行性及其对煤层气开采的影响。实验选择清洁压裂液、交联冻胶压裂液和二氧化氯溶液对不同煤阶煤样进行处理,对处理后煤样再分别进行光学显微镜、等... 详细信息

针对煤层温度低、高黏压裂液无法及时破胶返排的难题,探讨二氧化氯作为压裂液破胶剂的可行性及其对煤层气开采的影响。实验选择清洁压裂液、交联冻胶压裂液和二氧化氯溶液对不同煤阶煤样进行处理,对处理后煤样再分别进行光学显微镜、等温吸附和压汞等测试。结果表明:残留的压裂液会对煤层造成污染伤害,二氧化氯不但具有良好的低温破胶作用,同时还可以提高大孔和中孔的孔容比,使得孔隙连通性得到改善,进而提高储层渗透率;经二氧化氯处理后煤样的朗格缪尔体积显著降低,表明了煤的亲甲烷能力显著降低,从而使得煤层气临界解吸压力、含气饱和度与采收率均得到不同程度的提高。研究表明二氧化氯可以作为煤储层压裂液的破胶剂。

关键词：煤层气二氧化氯压裂液破胶剂亲甲烷能力采收率含气饱和度临界解吸压力

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运用FFT分析自振脉冲射流振荡特性

机械设计与制造 2019年第3期 58-60,65页

作者：侯帅豪邵云鹏赵韡黎相孟中北大学机械工程学院山西太原030051 煤与煤层气共采国家重点实验室山西晋城048000

针对目前煤岩破蚀与煤层割缝困难等问题,可利用自振脉冲射流振荡特性辅助其进行开采。通过快速傅里叶变换(FFT)方法对不同结构参数下喷嘴流场仿真结果进行幅频转换,探究腔体结构对振荡频率与振荡峰值的影响规律。通过频域分析发现,在特... 详细信息

针对目前煤岩破蚀与煤层割缝困难等问题,可利用自振脉冲射流振荡特性辅助其进行开采。通过快速傅里叶变换(FFT)方法对不同结构参数下喷嘴流场仿真结果进行幅频转换,探究腔体结构对振荡频率与振荡峰值的影响规律。通过频域分析发现,在特定参数(d_1=1.2mm,D=10.5mm,d_2=1.4mm,L=2.4mm,α=120°)下,自振脉冲射流的振荡峰值最大,有利于增强喷嘴振荡。与此同时,随腔径L、腔径D、前后喷组腔径比d_2/d_1增大,射流振荡频率与振荡峰值变化成正相关,与碰撞角α成负相关。相关结果及方法可为自振脉冲射流振荡特性的研究提供参考。

关键词：自振脉冲射流快速傅里叶变换幅频转换振荡频率振荡峰值

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基于光纤传感检测的矿井人员定位方法

传感技术学报 2018年第9期31卷 1325-1330,1336页

作者：刘昕应启瑞张建国董齐王宇王东靳宝全太原理工大学新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室太原030024 煤与煤层气共采国家重点实验室山西晋城048012

针对矿井发生重大灾害时由于断电、突水等因素造成的通信中断,人员定位困难问题,基于相位敏感光时域反射机理,提出了受困人员拍击井下既有通信光缆定位的方法。通过分析施加振动对光相位的影响规律,从理论上证明解调光相位可实现振动信... 详细信息

针对矿井发生重大灾害时由于断电、突水等因素造成的通信中断,人员定位困难问题,基于相位敏感光时域反射机理,提出了受困人员拍击井下既有通信光缆定位的方法。通过分析施加振动对光相位的影响规律,从理论上证明解调光相位可实现振动信号的提取及定位。实验选取拍击、20 Hz方波与200 Hz正弦波来模拟外界振动信号,采集信号经差分累加去噪,最后通过拟合算法实现振动波形还原。实验证明,在12 km长度光纤上,系统对1 kHz以下振动信号具有良好的频率响应特性。选取4.633 km处与10.022 km处模拟单次拍击固定点的重复性实验,综合定位误差范围为-7 m^+11 m。研究表明该方法可应用于井下通信中断应急救援时的人员定位,为快速确定受困人员位置提供一种新的解决方案。

关键词：关键词:光纤传感人员定位相位敏感光时域反射应急救援

双通道超临界CO_2煤层气井压裂器测试系统设计

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中国测试 2017年第11期43卷 79-82页

作者：刘丁崔春生李新娥王志强中北大学电子测试技术国家重点实验室山西太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

针对应用超临界CO_2新技术的煤层气井压裂器发热药量、液态CO_2量和膜片厚度的优化问题,需要有可靠的温度和破膜压力数据作为支撑,由于目前的测压系统只能测量压力,因此设计双通道煤层气井压裂测试系统。该系统采用随压力变化速率进行... 详细信息

针对应用超临界CO_2新技术的煤层气井压裂器发热药量、液态CO_2量和膜片厚度的优化问题,需要有可靠的温度和破膜压力数据作为支撑,由于目前的测压系统只能测量压力,因此设计双通道煤层气井压裂测试系统。该系统采用随压力变化速率进行变速采样的自适应采样技术和通过设定变化速率阈值来触发的随动触发技术,能够更为准确地捕获到完整数据,通过记录地址的方式实现多次采集,为多次实验提供便利。测压系统的压力量程为0~210 MPa,温度量程为0~1 000℃,在膜片厚度2.5 mm、液态CO_2量1.45 kg、发热药量120 g下测得最高温度40℃,最大压力122 MPa,实测证明:该系统为超临界CO_2煤层气井压裂器的优化问题,提供可靠、全面的数据依据。

关键词：煤层气井压裂器高能气体压裂技术自适应采样随动触发

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煤层气井固井泥浆储层伤害机理研究

煤炭工程 2017年第11期49卷 116-118,121页

作者：季长江郝春生信凯于振锋常会珍杨昌永煤与煤层气共采国家重点实验室山西晋城048000 易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司山西晋城048000 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司岳城矿山西晋城048000

为查明固井过程中水泥浆对煤储层的伤害机理,采用理论分析和实验测试相结合的手段,对水泥浆侵入储层的伤害机理进行了深入分析与研究。同时,通过现场实际生产分析,对研究结果进行了验证。结果表明,煤层气钻井造成了煤层段不同程度的坍塌... 详细信息

为查明固井过程中水泥浆对煤储层的伤害机理,采用理论分析和实验测试相结合的手段,对水泥浆侵入储层的伤害机理进行了深入分析与研究。同时,通过现场实际生产分析,对研究结果进行了验证。结果表明,煤层气钻井造成了煤层段不同程度的坍塌,坍塌半径主要受储层力学参数和上覆岩层压力影响;固井水泥浆颗粒沿近井端裂隙大量侵入煤储层的裂隙、孔隙中,降低储层渗透率;应力集中带峰值点与井壁距离R值越大,水泥浆的侵入范围越广,煤层气井的产量越低。固井过程中水泥浆对储层伤害显著,气井产量受其影响较大。

关键词：煤层气固井水泥浆储层伤害