本文以对国内外煤层气地球物理探测理论与技术研究现状进行系统回顾和分析的基础上，以淮南矿区主采煤层13—1煤为例，详细分析和研究了不同结构煤层的测井曲线特征及其与煤层气富集之间的关系；分析研究了多波多分量地震勘探技术在煤层气勘探中的应用基础和主要技术方法，并建立了煤层气富集区预测的测井参数门限和多波地震勘探的技术指标，首...
优质煤储层在此指厚度大、分布广、储集物性好的煤层。沉积相对优质煤储层的形成和分布有重要控制作用。通过浅海和泻湖淤积填平发育起来的潮坪环境和三角洲环境是最有利的优质煤储层形成环境，煤储层厚度大、分布广。沉积环境对煤储层中的灰分含量和镜质组含量有重要影响，而灰分含量和镜质组含量又直接影响煤储层的储集物性。灰分充填了煤储层...
煤层气作为一种吸附气，在储层中解吸一扩散运移时甲烷碳同位素发生分馏。笔者通过采集山西晋城和新疆昌吉不同演化程度的煤样进行解吸试验，系统记录整个解吸过程中甲烷碳同位素组成的变化情况，研究了储层物性对甲烷碳同位素分馏的影响。结果表明：对于基质致密的煤样，解吸气体的δ13C1随时间增加逐渐变重，其变化的速率具有先快后慢的阶段性...
本文开展了在25～150℃和25～100MPa同时升温和升压条件下，鄂尔多斯盆地中煤阶煤岩变形实验研究。结果表明，25℃／25MPa条件下煤岩强度显著低于其他温度和压力条件下煤岩的强度。在实验变形条件下，煤岩主体的变形表现以破裂与微破裂作用为主。不同温度和压力条件下的煤岩变形特点表现出一定的差异。随着温度和压力的降低，煤岩样品破裂的延伸...
在对鄂尔多斯盆地东缘58套采自不同层位不同地域煤样显微组分测试和低温液氮比表面测试的基础上，从比表面积、吸附曲线形态、阶段孔径结构分布、阶段孔径比表面积贡献、FHH分形特征几个方面刻画了煤储层微孔隙特征。同时，就“孔比表面积孔隙结构煤物质组成与化学结构”这一因果链，分析了鄂尔多斯盆地东缘煤微孔隙特征与煤变质程度、煤岩显微...
以IS-100等温吸附解吸仪和MTS815型电液伺服岩石实验系统为主要实验平台，应用已建立的模拟储层条件下煤样注水和注水试样等温吸附实验方法，对3种不同煤级的煤储层样品开展了高压（8～20MPa）注水和等温吸附实验，发现储层条件下煤层中的液态水（注水煤样）对不同煤级（0.46％〈Ro，max〈1．72％）煤吸附甲烷影响有差异，其含水量随煤级升高呈L...
构造动力条件涵盖诸多要素，综合分析这些要素与煤层气成藏效应之间关系，是全面认识构造动力条件控藏效应的基础。为此，本文采用盆地分析、构造应力场模拟、镜质组光性组构、构造曲率等方法，分析了盆地构造演化、构造应力场、盆内构造分异、煤储层构造变动等与煤层气成藏效应之间关系，探讨了有利于煤层气富集高渗条件发育的构造动力特点。研...
在系统研究以沁水盆地等为代表的华北残留盆地煤层气地质特征、构造演化史、埋藏史和热史的基础上，运用数值模拟方法定量研究了其主煤层的煤层气成藏演化历程。结果表明，华北残余盆地煤层气成藏演化一般显示出微弱-活跃-散失3个阶段依次出现的总体特征；由于煤层气地质特征和构造演化史、埋藏史以及热史的差异，成藏类型可划分为演化活跃且煤...
基于184个中煤级（镜质组最大反射率Ro,max介于0．65％～2．50％）煤在平衡水条件下的等温吸附实验成果，模拟了中煤级煤的朗格缪尔体积和压力与煤级的关系，建立了不同埋深（温度、压力）条件下不同煤级煤饱和吸附气量量板，探讨了压力和温度对中煤级煤吸附甲烷能力的综合效应，对比分析了中煤级煤吸附特征与低、高煤级煤的差异，提出了中煤级...
有效压力系统是宏观动力能共同作用于煤储层而形成的压力体系，是联系煤储层地层能量与煤层气成藏的桥梁和纽带。它的主要影响因素为构造应力、地下水水头高度以及地下水矿化度。通过对沁水盆地南部有效压力系统的研究可以发现，影响煤层气藏形成和破坏的关键时期是晚侏罗世-早白垩世末，本阶段有效压力系统处于开放体系和封闭体系不断转换的状...
煤层作为煤层气的源岩和储集层，与常规天然气储层不同在于煤储层是一种双孔隙岩层，由基质孔隙和裂隙组成，且有自身独特的割理系统，基质孔隙和割理的大小、形态、孔隙度和连通性等决定了煤层气的储集、运移和产出，其中以割理系统对煤层气的产出最为重要。本文以沁水煤田为例，对煤层割理、割理填充物类型、充填方式、自生矿物形成时代进行了...
煤层气的吸附／解吸将导致煤层甲烷碳同位素以及煤层气多组分分馏，使得煤层气富集区预测成为可能；并为揭示注入CO2增强CH4产出提供依据。本文根据Polanyi吸附势理论和实测及收集的等温吸附试验数据，探讨煤层甲烷碳同位素和多组分气体的分馏。通过研究，得到如下两个结论：①12CH4在煤表面的吸附势普遍高于12CH4，也就是说13CH4与12CH4相比具...
水相存在使煤储层应力敏感性更加复杂，是煤层气开发需要特别关注的问题。通过开展煤储层干样与湿样的应力敏感性实验，分析了煤储层应力敏感性特征。应用数值模拟方法，研究了煤储层应力敏感性对煤层气井产能的影响。研究结果显示，煤储层具有强应力敏感性并且明显不可逆性。有效压力从2MPa增加到10MPa，气相渗透率降低90％；初始渗透率越低，...
高、低煤阶煤层气地质特征及控气作用差异性是研究煤层气富集成藏的重要组成部分，是煤层气勘探开发理论研究过程中重要的基础性研究领域之一。本文以中国沁水、阜新盆地和美国粉河盆地等典型的含气盆地为例，探讨了高、低煤阶煤层气的储层物性差异，分析了构造控气和水文地质控气作用的差异性。研究表明，高煤阶气藏含气量高，CH4百分含量高，1...
从煤层气富集成藏地质条件分析入手，在研究聚煤盆地的时空演化、后期改造特征基础上，将煤层气盆地定义确定为“具有工业价值煤层气藏形成和保存条件的含煤盆地”，煤层气盆地群是指具有两个以上的小含煤层气盆地的地区。在充分参考盆地、含油气盆地、聚煤盆地划分方案基础上，提出一种以现今含煤盆地进行划分的煤层气盆地划分方案，并提出地质...
毒害性气体是影响煤层气和天然气质量及安全生产的一个重要因素，但目前缺乏对煤层气中H2S与SO2及其毒害性的系统性研究。本文在介绍H2S和SO2的毒害性及其机理的基础上，研究并讨论了煤层气及天然气中H2S和SO2的含量分布及其存在的主要问题、天然气和煤层气勘探开发中H2S和SO2的腐蚀性与毒性，提出在优选勘探开发煤层气区时，需考虑H2S和SO2的含...
裂隙探测是煤层气勘探开发与煤矿安全生产的重要研究内容。规则发育的直立裂隙在理论上可等效为具有水平对称轴的横向各向同性（HTI）介质，本文通过正演记录研究了HTI介质的多波地震响应，分析了裂隙发育方位对横波偏振特性的影响规律，在此基础上分析了利用横波记录的方位角道集获取地下裂隙参数的可行性与基本原理，为便于工业应用，文中研究...
叠后地震反演方法适用于纵波和横波地震资料的反演，但对转换波地震资料却不适用。为了实现利用转换波剖面得到横波波阻抗信息，通过建立转换波反射系数和横波反射系数之间的关系，直接从转换波地震数据中获取横波反射系数，把转换波叠后波阻抗反演问题转化为横波波阻抗反演问题。基于测井约束反演原理，利用横波反射系数和转换波解释层位建立初...
我国煤层普遍存在低渗、低储层压力和低含气饱和度等不利条件，许多研究表明，低渗透多孔介质中的气体运移存在启动压力梯度。为了让数值模拟模型能更加准确地描述致密煤储层中流体的运移特性，基于前人的研究成果，建立了考虑启动压力梯度的致密煤层气藏三维、非平衡吸附、拟稳态条件下气、水两相耦合流动数值模拟模型，并给出了模型的全隐式有...
利用液固吸附的一般实验发现煤的孔隙分布不均，中高阶煤以0．8～15nm孔径为主要优势。小孔表面曲率变化较大，孔径变化可用Weibull不对称函数表示，进而推导气固吸附方程。通过对山西晋城寺河3#煤、陕西韩城象山3#煤、新疆六道湾43#煤的等温吸附解吸实验并利用SPSS软件进行数据拟合，发现其，皆大于Langmuir方程的拟合效果，所以利用Weibull函...
建立了非均质各向异性双重介质煤层气定向羽状水平井开采的较完整的数学模型，模型考虑了与气体吸附、解吸、扩散相耦合的三维气、水两相渗流；考虑了储层的压力敏感性；考虑了煤层本身所具有的低渗透特性，即低渗透地层启动压力梯度的影响；考虑了井筒内的压降损失。通过数值模拟分析了煤层气羽状水平井的增产机理，指出羽状水平井的主支和分支...
煤层中一般都伴有煤层气，通过压裂可以将煤层气释放出来，一方面能够获得清洁能源，另一方面可以提高煤田的安全开采。煤岩层自身特点决定了其在压裂中应用的实验评价方法及结论应具有特殊性，本文主要针对煤层气井的煤岩层压裂裂缝长期导流能力进行实验评价研究。实验表明，与砂岩地层不同，煤岩的硬度较小，压裂中支撑剂嵌入情况较严重；煤岩...
煤岩的水力压裂实际上就是半无限大分层均匀介质的断裂问题，要利用有限元法或边界元法模拟裂缝扩展，就必须找出半无限空间的基本解。本文从三维弹性力学最基本的平衡方程和本构关系出发，推导出状态传递微分方程。在求解状态传递微分方程时，对指数矩阵进行分解，避免了直接解法导致状态变量的发散。引入了半无限体的无穷边界条件，推导出半无...
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