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发酵罐中不同菌源降解甘肃煤和内蒙古煤产甲烷效果分析

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煤炭转化 2022年第4期45卷 46-54页

作者：郭鑫陈林勇任恒星关嘉栋赵晗赵娜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

以甘肃煤层气井排采水和内蒙古地区煤层缝隙渗水作为本源菌,活性污泥作为外源菌,经驯化后分别对两地区煤在190 L大型发酵罐内进行生物降解产甲烷实验。分析了两种菌源降解煤过程中发酵罐压力、甲烷体积分数、产甲烷总量、产气规律及两... 详细信息

以甘肃煤层气井排采水和内蒙古地区煤层缝隙渗水作为本源菌,活性污泥作为外源菌,经驯化后分别对两地区煤在190 L大型发酵罐内进行生物降解产甲烷实验。分析了两种菌源降解煤过程中发酵罐压力、甲烷体积分数、产甲烷总量、产气规律及两种菌源降解本地区煤产甲烷的代谢途径。结果表明:经驯化后的甘肃地区本源菌在对本地区煤生物降解产气过程中,发酵罐最高压力在第32天达45.80 kPa,甲烷体积分数为30.57%,产甲烷总量为8.97 L,加入营养液后,发酵罐最高压力在第15天达121.00 kPa,甲烷体积分数为38.22%,产甲烷总量为29.55 L,产甲烷率为2.95 mL/g;经驯化后的内蒙古地区本源菌对本地区煤生物降解产气过程中,发酵罐最高压力在第21天达70.56 kPa,甲烷体积分数为32.78%,产甲烷总量为14.89 L,加入营养液后,发酵罐最高压力在第14天达140.73 kPa,甲烷体积分数为40.02%,产甲烷总量为36.10 L,产甲烷率为3.61 mL/g;在加入营养液后,经驯化后的活性污泥外源菌分别对甘肃煤和内蒙古煤生物降解的产气实验均出现了产气高峰提前、产气速率提高、产甲烷总量增加的现象,说明营养液的加入对煤生物降解产气产生了促进作用,经驯化后的活性污泥外源菌分别对甘肃煤和内蒙古煤生物降解的产气规律相似,加入营养液后,甘肃煤产甲烷出现两个高峰期,分别出现在第14天和第41天,发酵罐最高压力达183.58 kPa,最高甲烷体积分数为50.22%,最终产甲烷总量为59.08 L,甘肃煤和内蒙古煤产甲烷率分别为5.91 mL/g和5.90 mL/g;驯化后的活性污泥外源菌较本源菌对甘肃煤和内蒙古煤降解产甲烷效果更好,且外源菌在煤生物降解产甲烷后期,利用CO_(2)还原产甲烷途径较为明显。甘肃地区本源菌对本地区煤生物降解产甲烷能力较差,原因可能为本源菌液中硫酸盐含量较高,硫酸盐还原菌生长成为优势菌种,并对产甲烷菌产生了抑制作用,不利于煤中有机质被利用产生甲烷。

关键词：发酵罐本源菌外源菌活性污泥产甲烷效果

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松软低渗区不同煤体结构煤的孔裂隙发育特征

煤炭技术 2023年第1期42卷 133-137页

作者：常会珍李贵山张蒙申鹏磊杨昌永贾晋生山西蓝焰煤层气工程研究有限责任公司山西晋城048000 煤与煤层气共采国家重点实验室山西晋城048012 易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司太原030000 山西蓝焰煤层气集团有限责任公司山西晋城048012

为考察赵庄矿松软低渗区不同煤体结构煤的孔裂隙微观特征,基于井下煤壁、取芯井观测、液氮吸附、扫描电镜等方法,开展煤体结构特征及孔裂隙发育状态研究。结果表明:受构造作用影响,3#煤层上下部存在“软硬”分层现象;随着构造破坏程度... 详细信息

为考察赵庄矿松软低渗区不同煤体结构煤的孔裂隙微观特征,基于井下煤壁、取芯井观测、液氮吸附、扫描电镜等方法,开展煤体结构特征及孔裂隙发育状态研究。结果表明:受构造作用影响,3#煤层上下部存在“软硬”分层现象;随着构造破坏程度的增高,煤的孔容、比表面积、平均孔径均逐渐增大,原生结构煤、碎裂结构煤、碎粒结构-糜棱结构煤样分别以Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类孔隙存在,扫描电镜下煤体的完整性和连通性逐渐变低,渗透性能整体较差。

关键词：地质构造作用不同煤体结构孔裂隙特征液氮实验扫描电镜

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煤层气开采活性水压裂杀菌剂效果评价

煤炭技术 2022年第8期41卷 27-31页

作者：郭鑫陈林勇张永成任恒星李阳关嘉栋赵晗赵娜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

为探究山西沁水煤层气开采活性水压裂过程中杀菌剂对压裂液的影响,以微生物培养为基础,使用与沁水煤层气开采压裂相同的活性水压裂液成分,采用好氧、厌氧以及测试瓶培养的方法,进行了菌群计数,分析了总菌群、腐生菌、硫酸盐还原菌与铁... 详细信息

为探究山西沁水煤层气开采活性水压裂过程中杀菌剂对压裂液的影响,以微生物培养为基础,使用与沁水煤层气开采压裂相同的活性水压裂液成分,采用好氧、厌氧以及测试瓶培养的方法,进行了菌群计数,分析了总菌群、腐生菌、硫酸盐还原菌与铁细菌成长规律。结果显示,压裂液中压裂砂的加入会引起总菌数、硫酸盐还原菌、腐生菌、铁细菌数大量增加;从24 h到48 h,虽然添加了杀菌剂,但细菌总数还是会增长,结合铁细菌的好氧性,以及腐生菌的多重副效反应,配好的压裂液应与氧气隔绝并尽快使用,防止未被杀死的微生物繁殖,从而影响压裂液中杀菌剂的效果。最终确定杀菌剂最佳浓度为0.05%,且保持厌氧环境。在此最佳条件下杀菌剂对活性水压裂液中的总细菌、硫酸盐还原菌、腐生菌、铁细菌的杀菌率分别为60%、92%、50%、93%。

关键词：煤层气开采活性水压裂杀菌剂硫酸盐还原菌铁细菌腐生菌测试瓶法

高瓦斯厚煤层地面预抽井改造再利用关键技术研究

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中国煤层气 2022年第1期19卷 27-31页

作者：鲁博煤与煤层气共采国家重点实验室山西048012 易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司山西030012

以晋城矿区岳城矿为例,基于地表岩移监测数据,分析了3号煤上分层采动影响下覆岩移动变形特征,考察了地面预抽井的稳定性,研发了高瓦斯厚煤层分层开采条件下地面预抽井改造工艺流程、井身结构设计、安全抽采等关键技术。对其改造再利用... 详细信息

以晋城矿区岳城矿为例,基于地表岩移监测数据,分析了3号煤上分层采动影响下覆岩移动变形特征,考察了地面预抽井的稳定性,研发了高瓦斯厚煤层分层开采条件下地面预抽井改造工艺流程、井身结构设计、安全抽采等关键技术。对其改造再利用取得了较好的抽采效果,累计抽采煤层气量高达94.5万m^(3),平均抽采量为5898.7m^(3)/d,平均甲烷体积分数为51.1%。

关键词：采掘扰动区预抽井优化改造抽采实践

煤矿采空区煤层气地面开发技术及工程应用——以沁水盆地晋城矿区为例

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煤田地质与勘探 2022年第5期50卷 66-72页

作者：周显俊李国富李超王争李江彪煤与煤层气共采国家重点实验室山西晋城048012 易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司山西太原030031 山西蓝焰煤层气集团有限责任公司山西晋城048006

煤炭采出后,采空区中仍蕴藏着丰富的煤层气资源,其资源评价与开发利用具有环保和资源双重意义。近几年来,在山西晋城、西山和阳泉等矿区开展了地面钻井抽采采空区煤层气的积极探索,但在采空区煤层气地面开发过程中,往往因煤矿采空区积... 详细信息

煤炭采出后,采空区中仍蕴藏着丰富的煤层气资源,其资源评价与开发利用具有环保和资源双重意义。近几年来,在山西晋城、西山和阳泉等矿区开展了地面钻井抽采采空区煤层气的积极探索,但在采空区煤层气地面开发过程中,往往因煤矿采空区积水、上覆岩层承压涌水等原因,导致地面钻井不产气或抽采气量低。以山西晋城岳城矿为例,研究不同采煤工艺下的采空区煤层气赋存特征、采空区积水和采空区裂隙带岩层渗透率对采空区煤层气地面开发的影响,提出采空区井布置原则和抽采技术,为解决三开空气钻进过程中岩粉进入裂隙带堵塞采空区煤层气运移通道问题,探索用水力冲孔方法提高采空区裂隙带岩层渗透率方面的应用。研究表明,煤矿采空区井布井原则:(1)采空区井应布置在采空区积水区域之外;(2)针对房柱式采煤形成的采空区空间形态,采空区井应避开保护煤柱最终完钻至采空区空间内;针对长臂式垮落法采煤形成的采空区空间形态,采空区井最优钻井区域为“O”形圈边界连线和采场边界之间靠近终采线一侧。研发了一种煤矿采空区井排水采气一体化抽采系统,该抽采系统实现了采空区井底积水抽排和煤层气抽采同步进行,解决了采空区上覆岩层承压涌水造成煤层气产量下降问题,抽采系统优化前后采空区井煤层气抽采量增加33.3%。探索性地将水力冲孔运用于解决钻井岩屑造成的采空区裂隙带岩层渗透率下降问题,工程试验结果表明,水力冲孔改造前后采空区井日均抽采量最高增长率为11.30%,提出了采用泡沫欠平衡钻井技术解决钻井岩粉侵入采空区裂隙带的建议。

关键词：煤矿采空区煤层气地面抽采井位布置井身结构

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综采工作面覆岩采动裂隙三维分布规律研究

煤炭科学技术 2020年第11期48卷 106-112页

作者：白建平郝春生杨昌永姚晋宝周建斌李生奇石晓红易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司山西太原030000 山西蓝焰煤层气集团有限责任公司山西晋城048006 煤与煤层气共采国家重点实验室山西晋城048000 阳泉煤业(集团)有限责任公司山西阳泉045008

掌握高瓦斯煤层覆岩裂隙的分布规律,对于合理布置高抽巷或定向钻孔位置,提高瓦斯抽采效果有重要意义。以新景矿3213工作面为工程背景,运用相似模拟和CDEM三维离散元模拟等方法研究了工作面回采后覆岩运动和裂隙发育规律,得到了工作面基... 详细信息

掌握高瓦斯煤层覆岩裂隙的分布规律,对于合理布置高抽巷或定向钻孔位置,提高瓦斯抽采效果有重要意义。以新景矿3213工作面为工程背景,运用相似模拟和CDEM三维离散元模拟等方法研究了工作面回采后覆岩运动和裂隙发育规律,得到了工作面基本顶初次破断和周期破断距离,覆岩裂隙发育高度及演化形态。结果表明:3213工作面基本顶初次来压步距为30 m,周期来压步距为10~15 m;跨落覆岩呈底宽顶窄的“梯形”结构,工作面端的跨落角随周期来压发生变化,大小在55°~65°之间;根据相似模拟的裂隙观测和数值模拟三维位移分布情况,确定垮落带高度为8.6 m,是采高的3.4倍;裂隙带高度为25.7 m,是采高的10.3倍。工作面上方覆岩裂隙发育具有很强的周期性,随基本顶破断呈阶梯状上升,且发育到一定高度后贯穿裂缝不再向上延伸,其上部裂隙均为离层裂隙,最终形成的裂隙带呈三维环状分布,环形截面为斜梯形,底面外环距采空区边界9 m,底面宽20 m,顶面宽25 m,高度为煤层顶板上方10~20 m。确定裂隙发育环三维位置和范围对工作面及采空区瓦斯治理有重要的意义,高抽巷或抽采钻孔应尽量布置在裂隙环顶部位置,既能够使巷道或钻孔保持完整,又能够达到最佳抽采效果。

关键词：覆岩运动采动裂隙三维分布裂隙发育环离散元

深部煤层气水平井测-定-录一体化地质导向技术

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煤炭学报 2020年第7期45卷 2491-2499页

作者：申鹏磊白建平李贵山吕帅锋贾晋生煤与煤层气共采国家重点实验室山西晋城048012 山西蓝焰煤层气工程研究有限责任公司山西晋城048000 易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司山西太原030031 中国地质大学(武汉)资源学院湖北武汉430074

我国深部煤层气资源丰富,目前已逐步进入勘探开发阶段,但经济高效的煤层气井数量偏少。钻井工程导向技术是制约煤层气水平井产能的首要因素:一方面,要求着陆井段轨迹平滑,使着陆层位和角度与地层参数相互匹配,以免造成后期排采设备故障... 详细信息

我国深部煤层气资源丰富,目前已逐步进入勘探开发阶段,但经济高效的煤层气井数量偏少。钻井工程导向技术是制约煤层气水平井产能的首要因素:一方面,要求着陆井段轨迹平滑,使着陆层位和角度与地层参数相互匹配,以免造成后期排采设备故障率高、排采不连续的现象;另一方面,水平段煤层钻遇率尽可能高,以保障供气充足。基于此,在总结前期深部煤层气水平井地质导向经验基础上,提出集测井、定向、录井技术于一体的地质导向技术,最大限度优化井眼轨迹,提高靶点着陆准确度和水平段煤层钻遇率。该技术主要流程为:根据前期有限的钻探、地震等资料建立目的层地质模型,钻井工程实施过程中通过垂直井段获取钻遇地层的测井参数响应值,水平段钻进时实时对比定向和录井参数,及时校正随钻伽玛,利用GeoWorks软件进行层位对比和划分,并建立动态地质模型,进而调整和预测后续井眼轨迹。通过沁水盆地横岭区块HL-U-04井实例应用,该技术取得了良好的应用效果,施工周期缩短了30%,煤层钻遇率提高了24.47%。该井完钻后连续油管压裂套管压力在5.7 m^3/min的排量下稳定维持在35 MPa,达到了储层改造效果,投产后该井排采初期日产气量稳定在1000 m^3左右。因此,测-定-录一体化地质导向技术提高了水平井钻井技术的精确性和高效性。

关键词：深部煤层气测-定-录一体化地质导向井眼轨迹煤层钻遇率

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扫描电镜下不同煤体结构煤微孔隙特征研究

煤炭科学技术 2019年第12期47卷 194-200页

作者：杨昌永常会珍邵显华郝春生田庆玲武杰刘明杰季长江贾晋生煤与煤层气共采国家重点实验室山西晋城048012 易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司山西太原030006

煤体结构是影响煤孔隙发育特征、煤层气赋存和运移行为的关键因素之一。为探究不同破坏程度煤微孔隙发育特征,采用扫描电镜对赵庄矿3号原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤及糜棱煤等4种不同煤体结构类型煤的微孔隙进行了大量观测;基于扫描电镜... 详细信息

煤体结构是影响煤孔隙发育特征、煤层气赋存和运移行为的关键因素之一。为探究不同破坏程度煤微孔隙发育特征,采用扫描电镜对赵庄矿3号原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤及糜棱煤等4种不同煤体结构类型煤的微孔隙进行了大量观测;基于扫描电镜观测资料,对煤微孔隙成因类型进行了划分,并对孔隙形态、孔隙连通性、孔隙大小及充填情况进行了系统研究。研究表明:赵庄矿3号煤中发育有原生孔、变质孔、矿物质孔及外生孔等4大类,胞腔孔、气孔、铸模孔、溶蚀孔、摩擦孔、角砾孔、碎粒孔等7小类不同成因类型微孔隙。不同煤体结构煤中微孔隙成因类型及发育程度有所不同,原生孔、变质孔及矿物质孔主要发育于原生结构和构造保存相对完好的原生结构煤和碎裂煤中,煤孔隙稳定性较好且孔隙形态相对规整;外生孔多发育于煤体结构破坏严重的碎粒煤和糜棱煤中,煤孔隙稳定性差且孔隙形态不规整;煤孔隙连通性整体较差且被碎屑物充填现象较常见;孔径大小不一,几千纳米至几十微米均有分布。

关键词：不同煤体结构结构分类扫描电镜微孔隙特征

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模拟煤样航天固体推进剂致裂试验研究

煤炭科学技术 2023年

作者：李军军余梦飞李国富王争龚健高军科易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司煤与煤层气共采国家重点实验室湖北航天化学技术研究所河南理工大学土木工程学院

高瓦斯低渗透性的煤储层严重制约煤炭和煤层气的高效成产，必须对煤储层进行致裂增透。航天固体推进剂爆燃能够产生大量的高能气体冲击煤储层，可以达到致裂增透煤储层的目的。为研究航天固体推进剂致裂煤体特性，首先以民用航天固体推... 详细信息

高瓦斯低渗透性的煤储层严重制约煤炭和煤层气的高效成产，必须对煤储层进行致裂增透。航天固体推进剂爆燃能够产生大量的高能气体冲击煤储层，可以达到致裂增透煤储层的目的。为研究航天固体推进剂致裂煤体特性，首先以民用航天固体推进剂配方为基底，研发了一种用于煤储层致裂增透的固体推进剂，并对其性能、感度、耐压和耐温性能进行了测试，然后采用模拟煤样开展了航天固体推进剂致裂试验，并对试验过程中的孔壁压力和模拟煤样内应变进行了监测，最后根据试验结果分析了模拟煤样的破坏特征。结果表明：研发的航天固体推进剂性能良好，具备防水、耐压和不产生CO等优点，能够适应煤矿井下的环境。试验过程中孔壁压力时程曲线呈现急速升压阶段、缓慢升压阶段和非线性降压阶段，孔壁压力上升时间约为18ms；孔内压力峰值较低且分布不均匀，孔中压力峰值为118.1MPa，孔底压力峰值为85.3MPa。航天固体推进剂致裂过程中，模拟煤样内产生的应力波由压缩相和拉伸相组成，应力波强度较低、持续时间长并且随距离的增大衰减缓慢。航天固体推进剂致裂煤储层以高能气体的准静态作用为主，应力波能量的利用率较高。研究结果为航天固体推进剂在煤层气开采领域的应用提供参考。

关键词：航天固体推进剂高能气体致裂应力波传播与衰减规律孔壁压力试验研究