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含煤地层多波AVO地震响应

煤炭学报 2018年第3期43卷 793-800页

作者：安莹芦俊杨春中国地质大学(北京)海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室北京100083 中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京100083 中国地质大学(北京)科学研究院北京100083

传统的煤层AVA分析基于各向同性理论,而煤层通常表现为厚度小、互层分布、低速和低密度的特点,使得含煤地层呈现为各向异性,因此各向同性理论难以描述含煤地层的地震响应特征。为了能更准确的获得含煤地层的多波地震响应,基于各向异性... 详细信息

传统的煤层AVA分析基于各向同性理论,而煤层通常表现为厚度小、互层分布、低速和低密度的特点,使得含煤地层呈现为各向异性,因此各向同性理论难以描述含煤地层的地震响应特征。为了能更准确的获得含煤地层的多波地震响应,基于各向异性理论和长波长理论,将含煤地层等效为具有垂直对称轴的横向各向同性介质,根据煤层总厚度与含煤地层总厚度的比值和煤层厚度与波长的比例建立模型,采用Ruger的反射系数方程,从AVA曲线和AVO道集等方面分析不同模型随着入射角改变的地震响应。结果表明:互层结构、煤层厚度与波长的比例都会影响含煤地层的多波地震响应;忽视含煤地层的各向异性会对实际地震响应研究造成较大的误差;综合利用PP波和PS波能更好的描述含煤地层的各向异性。

关键词：含煤地层各向异性多波地震响应

鄂尔多斯盆地陇东地区上古生界含煤地层晚成岩作用阶段划分标志异常及其成因

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煤炭学报 2023年第3期48卷 1335-1344页

作者：余威魏新善杨兆林桂小军田景春王峰刘宝珺弓俐成都理工大学沉积地质研究院四川成都610059 中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院陕西西安710021 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室陕西西安710021

为探讨鄂尔多斯盆地陇东地区上古生界含煤地层晚成岩作用阶段划分标志异常及成因,利用薄片鉴定、阴极发光、X-衍射、扫描电镜、镜质体反射率(R_(o))以及包裹体温度等测试手段对样品进行分析。结果表明:上古生界含煤地层烃源岩R_(o)平均... 详细信息

为探讨鄂尔多斯盆地陇东地区上古生界含煤地层晚成岩作用阶段划分标志异常及成因,利用薄片鉴定、阴极发光、X-衍射、扫描电镜、镜质体反射率(R_(o))以及包裹体温度等测试手段对样品进行分析。结果表明:上古生界含煤地层烃源岩R_(o)平均为2.3%,最高热解温度T_(max)平均值为555.1℃,黏土矿物主要为伊/蒙混层、伊利石、高岭石及绿泥石,在砂岩发生了具有浅变质的绢云母化、石英Ⅲ-Ⅳ级加大边、矿物定向排列、干气气藏等晚成岩作用阶段的特征。但研究发现砂岩黏土矿物相对含量中高岭石大量存在,伊/蒙混层质量分数较高,且包裹体均一温度低于正常晚成岩阶段的成岩温度等异常标志。陇东地区上古生界含煤地层中烃源岩热演化程度较高,油气携带酸性流体进入砂岩,引起长石等铝硅酸盐的溶蚀,而长石类铝硅酸盐矿物的溶蚀作用为自生高岭石提供大量的Al^(3+),导致地层中高岭石的大量存在,K^(+)含量很低也阻碍了高岭石发生伊利石化;由于地层中的钾长石等富钾矿物的含量有限,不足以提供蒙皂石和高岭石全部转化成伊利石,而蒙皂石和高岭石就会被保留下来,导致伊蒙混层大量存在,且地层中的凝灰质岩屑发生泥岩化,使蒙皂石质量分数增加,也导致地层中伊蒙混层质量分数较高;研究区包裹体的盐度与均一温度呈负相关,且包裹体的盐度水平达到了中等盐度,使大部分成岩温度低于晚成岩阶段,且水-岩作用不活跃导致只有少量晚成岩阶段温度包裹体被记录下来,从而所测到的温度大部分停留在中成岩阶段,只有个别温度处于晚成岩阶段。

关键词：含煤地层晚成岩阶段成岩标志异常上古生界鄂尔多斯盆地

超临界CO_(2)致煤岩力学特性弱化与破裂机理

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煤炭学报 2022年第7期47卷 2557-2568页

作者：梁卫国贺伟阎纪伟太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室山西太原030024

含煤地层中含有大量的煤系气资源,高效开采煤系气资源对非常规油气资源开发利用与能源革命具有重要意义与价值。含煤地层中煤层与其他岩层叠置发育,增加了煤系气开采的难度。在实验室进行了超临界CO_(2)(ScCO_(2))对含煤地层中的砂岩、... 详细信息

含煤地层中含有大量的煤系气资源,高效开采煤系气资源对非常规油气资源开发利用与能源革命具有重要意义与价值。含煤地层中煤层与其他岩层叠置发育,增加了煤系气开采的难度。在实验室进行了超临界CO_(2)(ScCO_(2))对含煤地层中的砂岩、煤样长时浸泡作用实验及其力学变化特征的研究,并结合显微CT扫描,研究了水力压裂、液态CO_(2)压裂和ScCO_(2)压裂煤体后的裂缝分布特征,揭示了煤样、砂岩在液态CO_(2)与ScCO_(2)压裂时的破裂特征及裂纹扩展控制机理。研究结果表明:①ScCO_(2)浸泡对煤体力学特性弱化作用强于其对顶板砂岩力学特性的弱化。ScCO_(2)浸泡15,30到60 d后,砂岩单轴抗压强度分别降低了9.10%,21.97%和48.93%,砂岩的弹性模量分别减小了12.70%,18.82%和27.19%。ScCO_(2)浸泡作用20 d后,弱黏煤、1/3焦煤、贫瘦煤和无烟煤的单轴抗压强度分别降低65.25%,45.24%,56.02%和67.94%,弹性模量分别降低65.87%,52.50%,57.14%和65.91%。②煤体吸附CO_(2)后膨胀变形导致其表面能减小,ScCO_(2)对煤中有机物的萃取及其进入煤体微小孔裂隙内部导致煤体的孔隙压力增大,CO_(2)与水结合形成碳酸对煤中矿物的溶解是导致煤体力学强度降低的主要因素。③含煤地层中ScCO_(2)压裂优于水力压裂。ScCO_(2)能够大幅降低煤体、岩体的力学强度,减小煤体、岩体的破裂压力;CO_(2)分子能够进入到煤体、岩体的裂隙尖端,加速煤岩体的损伤破坏,并形成多分叉、高曲折度、扩展距离远的复杂裂缝网络结构。

关键词：含煤地层力学特性 CO_(2)致裂裂纹扩展超临界CO_(2)

基于多变量LSTM网络的K_(2)灰岩富水区预测——以阳泉泊里矿区为例

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煤田地质与勘探 2023年第5期51卷 155-163页

作者：师素珍石贵飞刘最亮李礼姚学君裴锦博何亚洲中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 华阳新材料科技集团有限公司山西阳泉045000

在山西阳泉泊里矿区,太原组K_(2)灰岩是15号煤层上部主要的含水层,查明其富水分布特征对上下组煤层安全开采至关重要。为了准确得到K_(2)灰岩的富水分布区域,首先,利用常规的波阻抗反演获取精确的K_(2)灰岩空间展布特征。然后,结合皮尔... 详细信息

在山西阳泉泊里矿区,太原组K_(2)灰岩是15号煤层上部主要的含水层,查明其富水分布特征对上下组煤层安全开采至关重要。为了准确得到K_(2)灰岩的富水分布区域,首先,利用常规的波阻抗反演获取精确的K_(2)灰岩空间展布特征。然后,结合皮尔逊相关系数法与交叉验证−逐步回归法优选出9种地震属性,构成网络的训练数据。此外,引入适合于时序数据处理且能够捕捉测井曲线前后相关性的长短期记忆神经网络(LSTM),构建智能化、多变量LSTM视电阻率预测模型,以精确地预测研究区视电阻率进而得到地层富水性分布特征。同时,分别利用常规多属性回归算法与多变量LSTM模型在井点位置建立电阻率测井曲线与地震属性井旁道之间的映射关系。最后,将井点处训练好的网络模型推广至无井区得到全区视电阻率体,根据视电阻率值的高低、矿区地质构造与陷落柱发育情况圈定灰岩富水区。实际数据的测试结果表明:与常规多属性回归算法相比,多变量LSTM模型预测误差小,与测井相关系数高,说明多变量LSTM模型可以更加精确地预测出工区视电阻率,在含煤地层的富水性预测中有较好的应用价值。

关键词：富水性视电阻率属性优选含煤地层长短期记忆神经网络

河南平顶山矿区含煤地层沉积环境及其对煤系气成藏的控制

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古地理学报 2024年

作者：李延河王保玉刘顺喜倪小明王娟胡斌河南理工大学资源环境学院河南理工大学煤系气资源高效开发利用研究院平顶山天安煤业股份有限公司中国平煤神马集团有限责任公司

近几年来,河南省平顶山矿区煤系气勘探开发取得了新突破,采动井、采空井和预抽井的单井日抽采量分别达到40 500 m3、20 000 m3和4 500 m3。为了查明煤系气生成与赋存的沉积背景,本次工作采用地层学与沉积学的研究方法,开展了精细的地层... 详细信息

近几年来,河南省平顶山矿区煤系气勘探开发取得了新突破,采动井、采空井和预抽井的单井日抽采量分别达到40 500 m3、20 000 m3和4 500 m3。为了查明煤系气生成与赋存的沉积背景,本次工作采用地层学与沉积学的研究方法,开展了精细的地层、沉积特征和沉积序列以及气测录井资料分析,从而揭示出本区主要含煤地层山西组和下石盒子组中煤系气(煤层气、页岩气和致密砂岩气)生成与赋存的沉积环境,也就是潮坪上的泥炭沼泽(泥炭坪)、三角洲分流间湾沼泽和分流河道沉积环境控制了煤系气的成藏。基于地层沉积特征在垂向上的变化规律,划分出9种不同沉积环境的沉积序列类型,并在综合分析的基础上,提出了平顶山矿区山西组—下石盒子组煤系气赋存的沉积环境模式。研究还表明,区内煤系气含量变化及区域分布特征不仅与滨岸潮坪沼泽、三角洲分流河道砂体和分流间湾沼泽的时空变化密切相关,而且还与储集层厚度变化相关。该成果可为今后平顶山地区煤系气勘探开发井的设计、部署与施工提供科学依据。同时,对华北地区相同含煤地层的煤系气开发也具有重要借鉴意义。

关键词：煤系气开发地质勘探含煤地层山西组下石盒子组平顶山矿区

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超临界CO致煤岩力学特性弱化与破裂机理

煤炭学报 2022年

作者：梁卫国贺伟阎纪伟太原理工大学矿业工程学院太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室

含煤地层中含有大量的煤系气资源，高效开采煤系气资源对非常规油气资源开发利用与能源革命具有重要意义与价值。含煤地层中煤层与其他岩层叠置发育，增加了煤系气开采的难度。本文在实验室进行了超临界CO(ScCO)对含煤地层中的砂岩、煤... 详细信息

含煤地层中含有大量的煤系气资源，高效开采煤系气资源对非常规油气资源开发利用与能源革命具有重要意义与价值。含煤地层中煤层与其他岩层叠置发育，增加了煤系气开采的难度。本文在实验室进行了超临界CO(ScCO)对含煤地层中的砂岩、煤样长时浸泡作用实验及其力学变化特征的研究，并结合显微CT扫描，研究了水力压裂、液态CO压裂和ScCO压裂煤体后的裂缝分布特征，揭示了煤样、砂岩在液态CO与ScCO压裂时的破裂特征及裂纹扩展控制机理。研究结果表明：(1)ScCO浸泡对煤体力学特性弱化作用强于其对顶板砂岩力学特性的弱化。ScCO浸泡作用时间从15天、30天到60天，砂岩单轴抗压强度分别降低了9.1%、21.97%和48.93%，砂岩的弹性模量分别减小了12.7%、18.82%和27.19%。ScCO浸泡作用20天后，弱粘煤、1/3焦煤、贫瘦煤和无烟煤的单轴抗压强度分别降低65.25%、45.24%、56.02%和67.94%，弹性模量分别降低65.87%、52.50%、57.14%和65.91%。(2)煤体吸附CO后膨胀变形导致其表面能减小、ScCO对煤中有机物的萃取及其进入煤体微小孔裂隙内部导致煤体的孔隙压力增大、CO与水结合形成碳酸对煤中矿物的溶解是导致煤体力学强度降低的主要因素。(3)含煤地层中ScCO压裂优于水力压裂。ScCO能够大幅降低煤体、岩体的力学强度，减小煤体、岩体的破裂压力；CO分子能够进入到煤体、岩体的裂隙尖端，加速煤岩体的损伤破坏，并形成多分叉、高曲折度、扩展距离远的复杂裂缝网络结构。CO致裂增渗含煤地层对煤系气高效开采与CO地质封存均具有重要的意义与价值。

关键词：含煤地层力学特性 CO 致裂裂纹扩展超临界CO

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逆断层控制带含煤地层地应力分布规律研究

煤炭学报 2024年

作者：王晓东罗永江石佳林梁运培胡千庭重庆大学资源与安全学院重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室

为深化对逆断层控制下含煤地层的地应力分布特征的认识，运用自主研发的大型真三轴仪器“矿山地质构造模拟实验系统”，基于相似原理，开展考虑深度、断层倾角、落差等影响因素的物理模拟实验。结合数值模拟，分析不同条件下扰动区宽度... 详细信息

为深化对逆断层控制下含煤地层的地应力分布特征的认识，运用自主研发的大型真三轴仪器“矿山地质构造模拟实验系统”，基于相似原理，开展考虑深度、断层倾角、落差等影响因素的物理模拟实验。结合数值模拟，分析不同条件下扰动区宽度和地应力分布规律。研究结果表明：①断层上盘的应力扰动宽度大于下盘，且二者都随深度的增加而减小。倾角45°断层的扰动宽度比60°断层小，在500m、1000m、1500m深度处，前者分别为35.72cm、27.33cm、10.71cm，后者分别为47.03cm、32.15cm、17.85cm。②临近断层处最大水平应力(σH)有明显的应力集中现象。当断层倾角大于45°时，倾角越大，应力集中程度越大。45°断层下盘临近断层处的4#测点在500m、1000m、1500m深度的应力集中系数分别为为0.95、0.94、1.15，与区域应力场接近。而60°断层的4#测点在500m、1000m、1500m深度的应力集中系数分别为1.11、1.44、1.42。③在远离断层处的未受扰动区，σH偏转角度较小，几乎都小于15°。在扰动区，σH偏转角度受倾角控制，σH偏转角度最大达到约90°。倾角45°断层中，σH偏转角度最大的区域在下盘临近断层处；在倾角60°断层，这一区域则出现在距离断层有一定距离的上盘中。④当落差大于煤层厚度时，扰动宽度(尤其上盘扰动区宽度)明显变大。应力集中区域出现在弹性模量更大的地层中，煤层中各测点σH离散性很大。

关键词：逆断层含煤地层应力集中应力转向物理模拟

基于多变量LSTM网络的K灰岩富水性预测——以阳泉泊里矿区为例

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煤田地质与勘探 2023年

作者：师素珍石贵飞刘最亮李礼姚学君裴锦博何亚洲中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室华阳新材料科技集团有限公司

在阳泉泊里矿区，太原组K2灰岩是15号煤层上部主要的含水层，查明其富水分布特征对上下组煤层安全开采至关重要。为了准确得到K2灰岩的富水分布区域，首先，利用常规的波阻抗反演获取精确的K2灰岩空间展布特征。然后，结合皮尔逊相关系... 详细信息

在阳泉泊里矿区，太原组K2灰岩是15号煤层上部主要的含水层，查明其富水分布特征对上下组煤层安全开采至关重要。为了准确得到K2灰岩的富水分布区域，首先，利用常规的波阻抗反演获取精确的K2灰岩空间展布特征。然后，结合皮尔逊相关系数法与交叉验证—逐步回归法优选出9种地震属性，构成网络的训练数据。此外，引入适合于时序数据处理且能够捕捉测井曲线前后相关性的长短期记忆神经网络(LSTM)，构建智能化、多变量LSTM视电阻率预测模型，以精确地预测研究区视电阻率进而得到地层富水性分布特征。同时，分别利用常规多属性回归算法与多变量LSTM模型在井点位置建立电阻率测井曲线与地震属性井旁道之间的映射关系。最后，将井点处训练好的网络模型推广至无井区得到全区视电阻率体，根据视电阻率值的高低、矿区地质构造与陷落柱发育情况圈定灰岩富水区。实际数据的测试结果表明：与常规多属性回归算法相比，多变量LSTM模型预测误差小，与测井相关系数高，说明多变量LSTM模型可以更加精确地预测出工区视电阻率，在含煤地层的富水性预测中有较好的应用价值。

关键词：富水性视电阻率属性优选含煤地层长短期记忆神经网络

含煤地层岩石吸水性分析——以陕北杭来湾煤矿为例

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煤田地质与勘探 2017年第5期45卷 94-99页

作者：董震雨王双明申涛长安大学环境科学与工程学院陕西西安710054 陕西省地质调查院陕西西安710054

为了查明影响含煤地层岩石吸水性的主要影响因子及其对于岩石吸水性的影响关系,在陕北杭来湾煤矿含煤地层取岩样,根据岩样的水理性质测试及X射线衍射试验数据,通过灰色关联分析及逐步回归分析对岩石吸水性的影响因子进行对比分析,结果表... 详细信息

为了查明影响含煤地层岩石吸水性的主要影响因子及其对于岩石吸水性的影响关系,在陕北杭来湾煤矿含煤地层取岩样,根据岩样的水理性质测试及X射线衍射试验数据,通过灰色关联分析及逐步回归分析对岩石吸水性的影响因子进行对比分析,结果表明:孔隙度及伊利石、高岭石、钾长石、绿泥石、斜长石的矿物含量为岩石吸水性的主要影响因子;利用逐步回归分析方法建立了岩石吸水性的回归方程,精度较高,可以较好地反映该矿区含煤地层岩石的吸水性与其主要影响因子之间的量化关系。

关键词：含煤地层岩石吸水性灰色关联分析逐步回归分析