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岩浆活动对西山煤田煤储层物性的差异改造特征

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煤炭学报 2015年第8期40卷 1900-1910页

作者：汪雷汤达祯许浩李松逄建东姚长华李晶晶喻廷旭中国地质大学(北京)能源学院北京100083 中国地质大学(北京)煤层气国家工程中心煤储层实验室北京100083 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300457

为探讨岩浆侵入带来的高温热效应对西山煤田的煤储层物性的差异改造特征,在盆地模拟的基础上,以西山煤田西区煤岩为研究对象,系统采用反射率测试、工业分析、核磁共振、等温吸附、低温液氮吸附、显微裂隙统计等实验手段对距岩浆岩体远... 详细信息

为探讨岩浆侵入带来的高温热效应对西山煤田的煤储层物性的差异改造特征,在盆地模拟的基础上,以西山煤田西区煤岩为研究对象,系统采用反射率测试、工业分析、核磁共振、等温吸附、低温液氮吸附、显微裂隙统计等实验手段对距岩浆岩体远近不同的煤样进行实验测试,结果表明离岩浆侵入中心距离不同,储层的孔形、孔径、吸附规律等都表现出差异演化特征,如距岩体越近,煤层反射率明显增大、挥发分较低、灰分增大、BET和孔容增大、瓦斯吸附能力为低—高—低的趋势。在高温、高压的双重作用下,煤层形成了大量岩浆诱发成因的煤层割理,普遍提高了煤层的渗透率。研究结果表明,岩浆活动对西山煤田煤储层物性的改造具有双重性,研究区的中西部屯兰和石千峰一带是储层综合物性条件最佳的地区,是煤层气富集高产的有利区带。

关键词：西山煤田岩浆活动储层物性改造差异性煤层气

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太原西山煤田煤储层微观结构与吸附特征研究

太原西山煤田煤储层微观结构与吸附特征研究

作者：罗丽太原理工大学

学位级别：硕士

“碳达峰、碳中和”战略目标的提出为清洁能源带来了新的发展机遇。煤层气(主要成分为甲烷)作为一种重要的清洁能源和温室气体,其开发和利用对于提高煤矿安全生产、增加清洁能源供应和减少温室气体排放都具有非常重要的现实意义。煤中... 详细信息

“碳达峰、碳中和”战略目标的提出为清洁能源带来了新的发展机遇。煤层气(主要成分为甲烷)作为一种重要的清洁能源和温室气体,其开发和利用对于提高煤矿安全生产、增加清洁能源供应和减少温室气体排放都具有非常重要的现实意义。煤中甲烷吸附解吸特性对煤层气开发方式的选择及开发效果都具有重要影响。本文以西山煤田为研究对象,从煤的微观角度及甲烷吸附特性的角度进行分析研究,首先选取6个具有代表性煤矿主采煤层进行了现场样品采集工作;其次在实验室完成了相关样品加工和测试前准备工作;然后相继开展了多项测试实验。主要包括:(1)进行基础煤岩煤质参数测试,得到了样品镜质组最大反射率R、水分含量和显微组分含量;(2)利用低温N和CO吸附实验,得到了煤样的中孔、小孔和微孔的全尺度孔径分布特征;(3)用扫描电子显微镜(SEM)手段,对煤样内部结构的表面形态观察,厘清不同煤样对应的主要孔隙类型;(4)采用红外变换光谱测定方法(FTIR)对煤的化学结构进行表征,对不同类型的官能团进行定性和定量分峰拟合计算与分析;(5)利用甲烷等温吸附实验,得到了样品的吸附特征。最后,结合前人的研究,依据实验数据,定性或定量地对煤的微观物理结构与化学结构等因素对甲烷气体吸附特性的影响进行了分析和研究。取得了以下成果:(1)太原西山煤田6件煤样镜质组最大反射率值(R,)测定结果为1.08%～1.8%,表明西山煤田煤层变质程度中等,主要为肥煤、贫煤、瘦煤、贫瘦煤或焦煤。煤中孔隙发育,孔隙体积2.74×10cm/g～2.93×10cm/g。比表面积在0.19m/g～107.07 m/g之间。煤样品中孔的总体积以微小孔隙占比较大。在本研究区范围内随着煤的变质程度增大,微孔所占的比例也越大。煤中的羟基含量随着变质程度的增加而呈现逐渐变小的趋势。(2)研究区内煤样的吸附量相对较强,兰氏体积在14.96～33.62 V/cm.g。利用Langmuir模型对甲烷的实测值与计算值相当,相关系数均大于0.9;对同一个煤样,水分子、甲烷分子存在特殊的竞争吸附机制。甲烷气体吸附量与煤级呈线性相关,吸附能力会伴随变质程度的提升有所提升;与孔隙结构关系密切,表现在煤样微孔的比表面积、孔体积与兰氏体积呈极高的正相关关系;煤样化学结构,主要是羟基含量与甲烷吸附有负相关关系,羟基越多,吸附量越小。最后综合分析可推演得出:甲烷的吸附特征不是由某个物理性质或化学成分的单因素控制的,而是物理、化学结构耦合作用的结果。总的来说,研究区内煤的变质程度越高,提供的大量微孔的比表面积是甲烷气体吸附的主要场所,同时羟基含量较低,对甲烷的竞争吸附较弱,有利于甲烷的吸附。(3)研究区较发育的孔隙结构有助于煤层气的吸附,区域内的煤样有较高的吸附能力,这对煤层气开发具有一定的科学意义和现实意义,可进一步推进国家政策的落地执行。

关键词：西山煤田煤储层孔隙化学结构甲烷吸附影响因素

西山煤田不同变质程度煤孔隙结构分形特征及影响因素研究

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中国矿业 2021年第4期30卷 157-161页

作者：秦兴林煤科集团沈阳研究院有限公司辽宁沈阳110016 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺122113

为研究煤的多孔介质属性及其分形特征,以山西沁水盆地西山煤田为研究对象,采用扫描电镜(SEM)分析了煤表面孔隙结构特征。基于SEM图片,通过盒维数法计算得到了不同煤样表面孔隙分形维数,并分析了其影响因素。研究结果表明:煤表面具有显... 详细信息

为研究煤的多孔介质属性及其分形特征,以山西沁水盆地西山煤田为研究对象,采用扫描电镜(SEM)分析了煤表面孔隙结构特征。基于SEM图片,通过盒维数法计算得到了不同煤样表面孔隙分形维数,并分析了其影响因素。研究结果表明:煤表面具有显著的分形特征,分形理论能够较好地描述煤孔隙结构复杂程度;在本测试煤样中,不同煤样分形维数值在1.33~1.92范围内变化;变质程度、水分、埋深、坚固性系数(f值)对煤孔隙分形维数有显著影响,随Ro和埋深的增加煤体表面孔隙趋于复杂化,分形维数值不断增大;而水分和灰分的存在使得煤体表面变得相对光滑,能够减小分形维数值。分形维数是衡量煤孔隙复杂程度的有效参数,在煤矿现场瓦斯防治中,对于具有高分形维数的煤体,应该引起重视。这类煤体往往破坏程度较高,具有强吸附性,孔隙连通性差,瓦斯抽采困难,在煤炭开采过程中,容易导致煤与瓦斯突出、瓦斯涌出等灾害。

关键词：西山煤田变质程度扫描电镜表面孔隙分形维数

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西山煤田山西组煤层煤岩学和煤质特征

煤炭技术 2018年第3期37卷 132-134页

作者：程剑波周瑞刘燕海太原理工大学矿业工程学院太原030024 山西省煤炭地质148勘查院太原030053

以西山煤田西峪煤矿山西组2~#、3~#煤为研究对象,采用显微光学、X射线荧光光谱法等方法,分析了其煤岩学、煤地球化学、煤相和煤质特征。结果表明:山西组煤层的显微组分以镜质组为主,其次是惰质组,壳质组含量极少;煤相主要为潮湿森林沼... 详细信息

以西山煤田西峪煤矿山西组2~#、3~#煤为研究对象,采用显微光学、X射线荧光光谱法等方法,分析了其煤岩学、煤地球化学、煤相和煤质特征。结果表明:山西组煤层的显微组分以镜质组为主,其次是惰质组,壳质组含量极少;煤相主要为潮湿森林沼泽相区,GI指数不小于7.77,TPI指数介于1.32~1.77;2~#煤属易选、优等煤,3~#煤属难选、良等煤,变质阶段为Ⅴ-Ⅵ阶段。

关键词：西山煤田煤岩学煤相

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西山煤田太原组煤岩学及煤化学特征

山东煤炭科技 2017年第9期35卷 154-155,157页

作者：李全胜西山煤电集团公司白家庄矿山西太原030022

以西山煤田马兰矿区石炭系太原组6#、8#、9#及10#煤为研究对象,采用显微光学、X射线荧光光谱法等方法,分析了该煤层的煤岩学、煤地球化学和煤相特征,探讨其原始成煤环境及演化规律。太原组上部6、8#煤受海水影响较大,下部9#煤及10#煤受... 详细信息

以西山煤田马兰矿区石炭系太原组6#、8#、9#及10#煤为研究对象,采用显微光学、X射线荧光光谱法等方法,分析了该煤层的煤岩学、煤地球化学和煤相特征,探讨其原始成煤环境及演化规律。太原组上部6、8#煤受海水影响较大,下部9#煤及10#煤受海水影响较小,从而形成了海陆交互的成煤环境。

关键词：西山煤田煤岩学煤相

太原西山煤田煤储层含气性分布规律及控制因素

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煤炭科学技术 2017年第2期45卷 122-129页

作者：周睿姚艳斌刘大锰蔡益栋王颖晋中国地质大学(北京)能源学院北京100083

为了实现寻找西山煤田煤层气开发有利区,把西山煤田西北部的马兰矿、屯兰矿和东曲矿作为研究区,采用灰色关联度分析等数理统计方法,研究了西山煤田煤储层含气性分布规律及其地质主控因素。结果表明:平面上,研究区可划分为向斜控制区和... 详细信息

为了实现寻找西山煤田煤层气开发有利区,把西山煤田西北部的马兰矿、屯兰矿和东曲矿作为研究区,采用灰色关联度分析等数理统计方法,研究了西山煤田煤储层含气性分布规律及其地质主控因素。结果表明:平面上,研究区可划分为向斜控制区和断层控制区2个不同的局部构造分区,研究区中部煤层含气量较高;纵向上,研究区8号煤层的含气量最高,其次为9号煤层、2号煤层。研究区除西南部含气量受风氧化作用控制外,其余地区含气性的控制因素按重要性排序依次为:局部构造、煤层埋深、顶板厚度和煤的岩石学特征。研究区中部的地层平缓区,局部断层多发育为封堵性断层且煤层埋藏较深,导致该区具备良好的煤层气保存条件,导致煤层含气量较高,有利于煤层气开发。

关键词：西山煤田含气性气含量控制因素灰色关联度分析

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西山煤田煤的吸附常数及其影响因素分析

内蒙古煤炭经济 2019年第13期 3-4,13页

作者：王建伟瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室中煤科工集团重庆研究院有限公司

对西山煤田太原-古交矿区8对矿井的煤样进行工业分析、吸附甲烷等温线及瓦斯放散初速度的测试,研究了煤的瓦斯吸附常数与变质程度、瓦斯放散初速度之间的关系,实验结果表明,随着变质程度的加深,吸附常数a逐渐增大。吸附常数a与瓦斯放散... 详细信息

对西山煤田太原-古交矿区8对矿井的煤样进行工业分析、吸附甲烷等温线及瓦斯放散初速度的测试,研究了煤的瓦斯吸附常数与变质程度、瓦斯放散初速度之间的关系,实验结果表明,随着变质程度的加深,吸附常数a逐渐增大。吸附常数a与瓦斯放散初速度△P呈正相关,吸附常数b与瓦斯放散初速度△P呈离散关系。在西山煤田不同矿区取样进行试验验证上述关系,结合各参数的物理意义,对各参数间的内涵关系进行诠释。

关键词：西山煤田吸附常数变质程度瓦斯放散初速度

太原西山煤田8号煤的地球化学特征及其与煤变质的关系

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太原西山煤田8号煤的地球化学特征及其与煤变质的关系

作者：李珍太原理工大学

学位级别：硕士

太原西山煤田是我国重要的炼焦用煤产地之一,区内含煤地层主要为晚古生代石炭-二叠纪煤系地层,太原组8号煤为主采煤层之一,其埋藏深度相差不大,变质程度相差较大。位于煤田西南侧的狐偃山岩体对8号煤的变质作用有至关重要的影响。因此,... 详细信息

太原西山煤田是我国重要的炼焦用煤产地之一,区内含煤地层主要为晚古生代石炭-二叠纪煤系地层,太原组8号煤为主采煤层之一,其埋藏深度相差不大,变质程度相差较大。位于煤田西南侧的狐偃山岩体对8号煤的变质作用有至关重要的影响。因此,本文主要从微量元素角度出发,运用矿物学及地球化学知识,对微量元素和稀土元素的分布特征、赋存状态及富集原因进行讨论,以期了解变质作用对微量元素和稀土元素地球化学特征的影响,为8号煤的高效洁净利用提供一定的理论依据。本文取得的主要结论包括:(1)研究区内8号煤反射率在1.2%-2.0%范围之内,煤质为肥煤、焦煤、瘦煤和贫瘦煤,具有低水分,低中灰分、低-中等挥发分和高硫的特征。煤灰成分以AlO和SiO为主。8号煤宏观煤岩类型为光亮煤为主;(2)煤田西侧8号煤中矿物以高岭石类粘土矿物为主,部分样品中含少量黄铁矿、石英和方解石;煤田东侧样品中矿物种类较多;(3)微量元素指相结果表明8号煤成煤环境受海水影响,有害微量元素Co、Cu、Zn、U和V含量较高。煤田西侧样品中富集Li、V、Co、Cu、Zn、Ga、Rb、Cs、Zr、W和U;煤田东部西铭和杜儿坪煤矿样品中富集Co、Cu、Zn和W。Li、V、Cu、Ga、Zr、W和U的富集主要由母岩控制,海水影响加剧了 V、Rb和U的富集,Zn的富集受碱性、偏碱性岩浆作用影响,Co的富集受沉积环境控制,Rb、Cs和Zr的富集受狐偃山岩体影响,Li、V、Co和U的富集受岩体温度控制,且Co的迁移温度明显大于Li、V、和U;(4)稀土元素多赋存在粘土矿物和锐钛矿中,稀土元素地球化学参数表明样品中轻稀土富集,重稀土相对亏损,轻重稀土分馏明显,成煤环境受海水影响显著;在煤级较低的煤中,其分布模式与变质作用无关。

关键词：西山煤田煤微量元素变质作用

西山煤田古交矿区晋祠组、太原组沉积环境与成煤模式

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山西煤炭 2010年第8期30卷 39-42页

作者：陈韵中国矿业大学应用技术学院江苏徐州221008

在野外剖面观察与岩心柱状分析基础之上,综合岩性、沉积构造、古生物及地球化学标志,本文分析了古交矿区晋祠组和太原组沉积环境,划分出主要包括陆表海碳酸岩台地沉积体系、泻湖-潮坪沉积体系和三角洲沉积体系三种沉积体系。结合华北晚... 详细信息

在野外剖面观察与岩心柱状分析基础之上,综合岩性、沉积构造、古生物及地球化学标志,本文分析了古交矿区晋祠组和太原组沉积环境,划分出主要包括陆表海碳酸岩台地沉积体系、泻湖-潮坪沉积体系和三角洲沉积体系三种沉积体系。结合华北晚古生代总体聚煤特征及已有成煤模式,认为本区主要为浅水三角洲成煤模式。

关键词：西山煤田沉积环境成煤模式