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鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气高效开发理论技术体系

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煤炭学报 2024年第1期49卷 528-544页

作者：徐凤银聂志宏孙伟熊先钺徐博瑞张雷时小松刘莹刘世瑞赵增平王渊黄红星林海鲲中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司北京100095 中国石油学会北京100724 中石油煤层气有限责任公司北京100028

针对深部煤储层埋藏深、渗透率低、应力环境复杂等开发难题,总结大宁—吉县区块近5 a勘探开发取得成果,明确了资源富集条件、有效改造体积、水平段长、良好储盖组合条件是气井高产关键因素。在“人造气藏”开发理论指导下,建立了地质-... 详细信息

针对深部煤储层埋藏深、渗透率低、应力环境复杂等开发难题,总结大宁—吉县区块近5 a勘探开发取得成果,明确了资源富集条件、有效改造体积、水平段长、良好储盖组合条件是气井高产关键因素。在“人造气藏”开发理论指导下,建立了地质-工程一体化背景下的深部煤层气高效开发技术体系:(1)基于储层资源条件、构造保存条件和工程改造条件三大类11项指标,建立深部煤层气地质工程开发甜点评价标准;(2)基于微幅构造刻画、多尺度裂缝预测、三维地质模型构建等技术,形成“地质+工程”全要素定量化、可视化表征的煤储层精细评价技术;(3)按照“地质小尺度、三维地震微尺度、轨迹走靶体、少调快钻”导向思路,形成以钻前轨迹精优设计、精准入靶及靶后微调为核心的三阶段地质工程一体化导向技术;(4)按照实现资源动用和采收率最大化为目标,形成“地应力场、天然裂缝场、人工裂缝场、井型与方位、井网井距”五位一体井网优化设计技术;(5)依据深部煤层气赋存特征、渗流机理和气井生产特征,形成以产量不稳定分析法为主,经验产量递减法、数值模拟法和经验类比等多方法结合的气井产能评价及EUR预测技术;(6)遵循“四位一体”精准选段和“井间交错+段内差异化”设计原则,形成以构建人造气藏为目标的大规模体积压裂技术;(7)根据气井气水变化特征,形成全生命周期不同生产阶段排采优化控制技术;(8)结合当前AI技术进展与深部煤层气开发规律、集输等特征,探索了地质、工程、地面等多专业一体化协同环境下集输和数智化技术。在这一成果指导下,已投产29口水平井生产初期日产量5×10^(4)~16×10^(4) m^(3),平均10.2×10^(4) m^(3),区块日产气量突破300万m^(3),对加快鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气规模上产具有重要指导意义,也为同类资源高效开发建立了参考标准。

关键词：深部煤层气鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块高效开发理论技术体系

广西贺州市典型矿区周边耕层土壤Cd通量特征

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环境科学 2024年第3期45卷 1739-1748页

作者：杨烨宇李程杨忠芳张起钻邹胜章宋淑娥蔡贺清中国地质科学院岩溶地质研究所自然资源部/广西岩溶动力学重点实验室桂林541004 广西岩溶资源环境工程技术研究中心桂林541004 自然资源部南方石山地区矿山地质环境修复工程技术创新中心南宁530022 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 中国地质调查局天津地质调查中心天津300170 辽宁省地质矿产研究院有限责任公司沈阳110032 广西壮族自治区矿产资源储量评审中心南宁530028

广西是我国西南部典型的地质高背景区,碳酸盐岩、黑色岩系、基性-超基性岩体与金属矿床(矿化体)强烈的风化成壤作用,使土壤重金属镉(Cd)含量高于全国其他地区.为了查明在地质高背景区矿业活动对耕层土壤环境质量的影响程度,在广西贺州... 详细信息

广西是我国西南部典型的地质高背景区,碳酸盐岩、黑色岩系、基性-超基性岩体与金属矿床(矿化体)强烈的风化成壤作用,使土壤重金属镉(Cd)含量高于全国其他地区.为了查明在地质高背景区矿业活动对耕层土壤环境质量的影响程度,在广西贺州市选取矿业活动影响区和对照区为研究区,系统开展了耕层土壤Cd输送途径及输送通量密度的对比研究.结果表明,在矿区和对照区耕层土壤中,Cd大气干湿沉降通量密度平均值分别为1.87 g·(hm^(2)·a)^(-1)和1.52 g·(hm^(2)·a)^(-1),分别占总输入通量密度的61.5%和60.3%,施肥和灌溉输入土壤Cd通量密度较低;Cd的输出途径均以地表水下渗为主,分别占总输出通量密度的75.4%和86.6%,农作物收割输出通量密度矿区高于对照区,且矿区内种植的水稻籽实Cd含量超标率更高,玉米籽实则未超标.整体上,矿区与对照区土壤Cd净输送通量密度分别为-3.05 g·(hm^(2)·a)^(-1)和-4.05 g·(hm^(2)·a)^(-1),表现为土壤Cd淋失状态,但大气干湿沉降输入通量密度高值点和水稻籽实Cd含量超标点均主要分布在矿区周围,有可能对当地居民健康造成潜在威胁,因此建议通过监控和种植结构调整对该区域Cd污染土壤进行治理.

关键词：年净通量镉(Cd)积累耕层土壤矿区广西贺州

沉积环境对煤层含气量的控制:以沁水盆地寿阳地区太原组15^(#)煤为例

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古地理学报 2024年第2期26卷 416-430页

作者：康世龙吕玉民王存武王波李卓伦张月中海油研究总院有限责任公司北京100028

煤层性质的差异是影响煤层气富集及高产的重要因素。沉积环境控制了煤层厚度及展布、煤岩煤质特征、有效盖层厚度和岩性组合等,对煤层气富集具有重要控制作用。本研究根据钻井岩心、录井、测井及前人研究成果,对沁水盆地北部寿阳地区太... 详细信息

煤层性质的差异是影响煤层气富集及高产的重要因素。沉积环境控制了煤层厚度及展布、煤岩煤质特征、有效盖层厚度和岩性组合等,对煤层气富集具有重要控制作用。本研究根据钻井岩心、录井、测井及前人研究成果,对沁水盆地北部寿阳地区太原组进行了沉积环境及层序地层综合分析,并对15^(#)煤顶、底板系统的沉积环境及岩相古地理进行精细刻画,总结沉积环境对煤层含气量的控制作用,并进一步划分有利煤储集层沉积相带。寿阳地区太原组下部主要发育浅海陆棚—障壁岛—潟湖沉积体系,上部主要发育三角洲平原沉积体系。太原组沉积时期为1个三级层序尺度的海侵—海退过程,并进一步可划分为6个四级层序(S_(1)—S_(6))。四级层序S_(1)发育潮坪—潟湖—障壁岛沉积体系,各沉积相与15^(#)煤含气量关系由好到差依次为潟湖、潮坪、障壁岛;S_(2)发育障壁岛—潟湖—潮坪—浅海陆棚沉积体系,各沉积相与15^(#)煤含气量关系由好到差依次为潟湖(灰岩厚)、泥质陆棚、碳酸盐岩陆棚、潟湖、潮坪、障壁岛。根据S_(1)、S_(2)沉积相与15^(#)煤含气量关系,将15^(#)煤划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类煤储集层沉积相带,Ⅰ类煤储集层沉积相带分布区是煤层气勘探有利区,主要分布于研究区东部;Ⅱ类煤储集层沉积相带分布区是煤层气勘探较有利区,主要分布于东部及西部;Ⅲ类煤储集层沉积相带分布区煤层气勘探前景较差,主要分布于研究区的西北部及中部。

关键词：沁水盆地寿阳地区太原组沉积环境煤层甲烷层序古地理

北京丰台科丰桥新建雨水管涵施工期周边用地风险评估研究

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测绘通报 2024年第4期 96-100,106页

作者：窦一侯婉清徐浩姜伟玲孙畅问瀚之王晓静北京城建集团有限责任公司北京100088 中国地质大学(北京)土地科学技术学院北京100083 北京城建勘测设计研究院有限责任公司北京100101

极端暴雨事件和排水设施不足极易导致城市雨洪发生,基于周边环境安全评估的大型雨水管涵建设则是城市防御雨洪的重要举措。本文以北京丰台科丰桥新建雨水管涵工程为对象,引入风险链理论,采用模糊综合评价法与MIDAS/GTS数值模拟法,评估... 详细信息

极端暴雨事件和排水设施不足极易导致城市雨洪发生,基于周边环境安全评估的大型雨水管涵建设则是城市防御雨洪的重要举措。本文以北京丰台科丰桥新建雨水管涵工程为对象,引入风险链理论,采用模糊综合评价法与MIDAS/GTS数值模拟法,评估了该工程施工期周边用地风险。研究表明:(1)该工程施工期周边不同地类风险等级不同,周边土体变形集中在工程外侧0~18 m范围内,其中0~4 m为变形高危区;(2)该工程与城市地下管线相交点周围80 m范围内土体变形呈上隆起趋势,交点0~12 m区域为隆起高危区,需进行重点风险监测预警。综合而言,本文研究结果对于我国同类工程质量监测、施工期周边用地风险防范具有参考价值。

关键词：雨水管涵周边环境施工期风险评估数值模拟

中国海上低渗油气田开发历程、关键技术及攻关方向

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中国海上油气 2024年第3期36卷 95-109页

作者：范廷恩中海油研究总院有限责任公司北京100028

中国海上低渗透油气资源丰富、分布广泛,但受海洋特殊作业环境、技术和经济性等限制,经济有效开采难度大,攻克技术瓶颈、推进规模化开发意义重大。历经多年实践,充分吸收陆上油田开发经验,立足少井高产,围绕“四个匹配”攻关形成了具有... 详细信息

中国海上低渗透油气资源丰富、分布广泛,但受海洋特殊作业环境、技术和经济性等限制,经济有效开采难度大,攻克技术瓶颈、推进规模化开发意义重大。历经多年实践,充分吸收陆上油田开发经验,立足少井高产,围绕“四个匹配”攻关形成了具有海上特色的低渗有效开发技术路径,提出三项开发策略“压裂投产、能量补充、降本增效”和5项关键技术内容,即储层综合评价、有效能量补充、地质工程一体化、压裂工艺工具与经济评价,成功突破了20 mD以上低渗透油藏开发瓶颈,并逐渐下探至5 mD近特低渗油藏有效开发,有力地推进了海上低渗油田开发进程。未来将进一步探索深层-超深层油气领域关键技术,研发大型压裂作业技术装备,打造海上低渗“CO_(2)驱油+封存”联合工程。

关键词：海上低渗透油气田压裂开发地质工程一体化能量补充降本增效

MICP技术在地下水封油库渗控注浆中的应用潜力

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工程地质学报 2024年第4期32卷 1412-1423页

作者：刘乾灵张彬李玉涛韩程王金昌王敬奎彭振华李俊彦梁建毅中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 中海油石化工程有限公司青岛266061 黄岛国家石油储备基地有限责任公司青岛266426

地下水封油库在建设及运营过程中洞室涌水量大小是影响洞库水封安全和运营成本的重要因素。目前地下水封油库工程建设中采用传统的注浆方式难以将围岩渗透性降低到设计要求,因此洞室涌水量得不到很好的控制。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP... 详细信息

地下水封油库在建设及运营过程中洞室涌水量大小是影响洞库水封安全和运营成本的重要因素。目前地下水封油库工程建设中采用传统的注浆方式难以将围岩渗透性降低到设计要求,因此洞室涌水量得不到很好的控制。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术具有注浆黏度低、环境适应性强、生成矿化物质稳定等显著优点,引起了学术界与工程界广泛的兴趣和研究。本文首先分析了地下水封油库涌水量控制中存在的相关问题,然后阐述了MICP技术对裂隙渗流控制的机理、影响因素以及对裂隙渗透性的影响效果,最后探讨了MICP技术在地下水封油库中应用的关键问题。通过分析表明,MICP作为地下水封油库渗流控制的一种辅助注浆方式,可以较为准确地控制围岩渗透性变化,达到对洞室涌水量有效控制的目的。

关键词：地下水封油库微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP) 岩体裂隙注浆洞室涌水量

鄂尔多斯盆地煤层(岩)气勘探开发进展及发展方向

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天然气工业 2024年第10期44卷 63-79页

作者：李勇徐凤银唐书恒王延斌孟尚志徐强中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京市100083 中国石油学会中国地质大学(北京)能源学院中联煤层气有限责任公司中国煤炭地质总局勘查研究总院

鄂尔多斯盆地历经30余年的不断探索,已在盆地东缘形成了超千亿立方米探明储量规模的浅层煤层气产业基地,并于2019年后逐步实现了盆地深层煤岩气勘探开发重大突破。为了进一步推动盆地深层煤岩气规模效益开发,在系统梳理盆地煤层(岩)气... 详细信息

鄂尔多斯盆地历经30余年的不断探索,已在盆地东缘形成了超千亿立方米探明储量规模的浅层煤层气产业基地,并于2019年后逐步实现了盆地深层煤岩气勘探开发重大突破。为了进一步推动盆地深层煤岩气规模效益开发,在系统梳理盆地煤层(岩)气勘探开发历程和开发地质特征的基础上,总结了盆地煤层(岩)气勘探开发取得的主要成果和形成的关键勘探开发技术,提出了煤层(岩)气勘探开发的理论与技术发展方向。研究结果表明:①盆地主体经历了勘探开发探索(1991-2002年)、典型区带勘探开发突破(2003-2008年)、浅-中层煤层气规模勘探开发(2009-2018年)和深层煤岩气规模勘探开发(2019年至今)4个阶段,煤层(岩)气产量和深度不断取得重大突破;②受控于沉积环境、埋深、构造、水文条件、应力场等地质因素,煤层(岩)气从浅层向深层形成孔渗物性变差、游离气含量增加、含水量降低等储层特征演化,生产特征由排水采气转变为开井见气;③深层煤岩气勘探思路由有利区向地质-工程一体化甜点区转变,形成了地下-地面一体化的大井丛井网设计技术,研发了“密切割+大排量+组合支撑剂+前置酸+变黏滑溜水”极限体积压裂技术体系,提出了全生命周期煤岩气排采理念和排采技术。结论认为:①浅层煤层气需要围绕“高产老区稳产、低产低效区盘活、未动用区效益建产、非主力层系接替”4个方面推动规模效益开发;②深层煤岩气继续强化“煤系组合-煤层结构-煤体结构-煤岩类型”4个层次差异,完善“地应力-天然裂缝-人工裂缝-井型与方位-井网井距”五位一体井网设计,攻关“立体勘探、有序开发、多气协同、效益产出”开发技术。

关键词：鄂尔多斯盆地浅层煤层气深层煤岩气勘探开发历程地质认识开发技术技术发展方向

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安哥拉地块北部Dondo地区古元古代花岗岩岩石成因:Columbia超大陆聚合的响应

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地学前缘 2024年第4期31卷 237-257页

作者：刘伟张洪瑞罗迪柯贾鹏飞靳立杰周永刚梁云汉王子圣李春稼山东省第一地质矿产勘查院山东济南250014 富铁矿勘查开发技术山东省工程研究中心山东济南250014 中信建设有限责任公司北京100027

安哥拉西部地区广泛发育古元古代Eburnean造山期花岗岩,是研究安哥拉地块构造岩浆作用特征的理想场所。本文对安哥拉地块北部Dondo地区大面积出露的花岗岩开展系统的岩相学、岩石地球化学和锆石U-Pb年代学研究。结果显示:Dondo地区斑状... 详细信息

安哥拉西部地区广泛发育古元古代Eburnean造山期花岗岩,是研究安哥拉地块构造岩浆作用特征的理想场所。本文对安哥拉地块北部Dondo地区大面积出露的花岗岩开展系统的岩相学、岩石地球化学和锆石U-Pb年代学研究。结果显示:Dondo地区斑状黑云母二长花岗岩与黑云母二长花岗岩的侵位年龄分别为(1983.3±7.7)Ma和(1956.6±7.5)Ma,均为古元古代中期岩浆活动的产物。全岩样品具有高SiO_(2)含量、富碱、高10~4Ga/Al值、高FeO^(T)/(FeO^(T)+MgO)值和Zr+Nb+Ce+Y含量,低MgO、TiO_(2)、CaO和P_(2)O_(5)含量的特征;微量元素富集Rb、K、Th、U、Zr和Hf,亏损Sr、Nb、Ta、P和Ti;稀土元素总量较高,轻稀土富集,重稀土亏损,整体不具有显著的负Eu异常;锆饱和温度计算所有花岗岩的结晶温度为757~889℃;以上这些岩石地球化学特征与A2型花岗岩一致。岩相学及地球化学的数据表明,两种花岗岩可能由来源于下地壳物质与地幔来源基性岩浆混合所形成。两种花岗岩具有相似的形成时代、矿物组成和连续的主微量元素变化趋势,这些特征表明它们的原始岩浆来自同一岩浆房,而二者之间特征的差别是由岩浆房内的晶体-熔体分异所主导。据此,本文认为:产生钾长石斑晶的岩浆曾经在地壳深部作过长时间滞留,导致钾长石稳定结晶,增加了岩浆的黏度和密度,使岩浆处于冻结状态;随后在幔源岩浆注入带来的热扰动和富集挥发分的作用下,冻结岩浆房迅速活化,从而发生晶体-熔体的分离,抽离的熔体形成了黑云母二长花岗岩,而混有先存晶体的岩浆则形成了斑状黑云母二长花岗岩。综合区域和全球构造演化历史,本次研究认为Dondo地区花岗岩形成于巴西Sao Francisco克拉通和Congo克拉通后碰撞的构造环境,该期岩浆活动可能是Columbia超大陆的碰撞造山事件在安哥拉地块的响应。

关键词：安哥拉地块古元古代岩石成因 A型花岗岩冻结岩浆房活化 Columbia超大陆

不同碎裂程度岩体三轴压缩力学特性及破坏特征

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金属矿山 2024年第4期 70-75页

作者：张杰顾秀华熊赞民温震江王筱添中国恩菲工程技术有限公司北京100038 长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012

深部开采条件下地质条件劣化,破碎岩体很容易出现大变形破坏问题。本文利用3DEC软件中离散断裂网络(DFN),建立考虑地下深部不同碎裂程度的合成岩体(SRM)模型,开展了围压加载条件下高应力碎裂岩体的力学特性研究,建立了岩体完整性系数与... 详细信息

深部开采条件下地质条件劣化,破碎岩体很容易出现大变形破坏问题。本文利用3DEC软件中离散断裂网络(DFN),建立考虑地下深部不同碎裂程度的合成岩体(SRM)模型,开展了围压加载条件下高应力碎裂岩体的力学特性研究,建立了岩体完整性系数与抗压强度和弹性模量关系式。试验结果表明:碎裂程度较大的岩体,在单轴压缩试验中表现出较强的延性破坏特征;同一碎裂程度岩体随加载围压增大,围岩应力—应变曲线在屈服阶段的抗压强度和塑性变形显著增大,峰后应力跌落幅度变缓;岩体内部微裂隙最先萌生于节理面端部及其交汇部位,节理数量越大裂纹发展、贯通越快;高围压加载时,岩石模型试样破坏模式由张拉破坏向剪切滑移破坏转变。碎裂岩体破坏特征和其碎裂程度与应力加载环境紧密相关,是工程施工与设计的重要参考依据。

关键词：深部开采碎裂岩体三轴压缩力学特性离散断裂网络