沁水煤田15~#煤层带压开采奥陶系峰峰组隔水性技术研究下载

weixin_39821228 2020-10-02 02:30:54

以沁水煤田成庄矿井奥陶系峰峰组地层为研究对象,通过对峰峰组和上马家沟组含水地层的地质特征、水化学特征及水力联系进行综合分析和对比,确定了峰峰组地层上部区段具有一定的隔水性能,研究了其隔水层厚度和地质分布规律,对矿井奥灰岩溶带压区的危险区的划分和圈定提供了科学的技术支撑,有效地增加了矿井安全区(可采区)的开采范围。
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以沁水煤田成庄矿井奥陶系峰峰组地层为研究对象,通过对峰峰组和上马家沟组含水地层的地质特征、水化学特征及水力联系进行综合分析和对比,确定了峰峰组地层上部区段具有一定的隔水性能,研究了其隔水层厚度和地质分布规律,对矿井奥灰岩溶带压区的危险区的划分和圈定提供了科学的技术支撑,有效地增加了矿井安全区(可采区)的开采范围。

沁水盆地15~#煤层为3~#煤层产能接替煤层,为研究适合沁南地区15~#煤层的压裂工艺,以沁南某试采区为例,从构造、地应力、水文条件、煤储层参数等多方面分析了试采区地质条件的可行性。根据储层地质认识制定了配套的压裂开发工艺方案,形成了适用于试采区的压裂液体系、支撑剂组合、压裂施工参数,现场应用取得了一定的效果,对指导以后沁水盆地15~#高阶煤层的开发有重要意义。

由于沁水盆地北部15~#煤储层欠压较严重而导致煤层气开发过程中排水降压难度大的情况,为了进一步认清煤储层条件,依托本区现有的地质勘探成果与煤层气开发资料,对15#煤储层欠压的主控因素进行了分析。结果表明:煤系沉积以后上覆地层长期的抬升和剥蚀,构造演化后期的拉张型应力以及煤系发育的陷落柱致使地层应力释放和煤层气逸散,煤系富水性差且各含水层间水动力联系弱、干旱气候和地形地貌不利于降水补给是造成沁水盆地北部15~#煤储层压力普遍偏低的主要原因。

查明郑庄区块3#煤层裂隙发育情况是优化煤层气井位部署、提高煤层气井产能的重要保障。以郑庄区块3#煤层压裂资料为基础,根据水力压裂测量地应力原理得出该煤层最大、最小主应力,建立了煤层有效应力数学模型,得出煤层平均有效应力分布特征;根据不同煤体结构具有不同的测井响应特征,结合郑庄区块测井数据,对煤层进行统计分析,查明了煤层煤体变形特征;以煤层有效应力和煤体变形特征为评价指标,建立了3#煤层裂隙发育情况评价体系,并对裂隙发育情况进行了预测,现场测试结果与预测结果基本吻合。

以寺河矿3~#煤层为研究对象,开展煤的工业分析、高压等温吸附试验和超声速度测试等工作。通过分析煤的物质组成、煤的弹性参数和煤的甲烷吸附能力三者之间的关系,研究煤的弹性参数与甲烷吸附能力的关系。结果表明:(1)煤的甲烷吸附能力与煤的波阻抗、弹性模量(体积模量K、剪切模量μ、杨氏模量E)、纵横波速度和体密度呈负相关关系:即煤岩强度越弱,煤岩的兰氏体积越大,甲烷吸附能力越强;杨氏模量、剪切模量和纵波阻抗与兰氏体积的相关性依次升高。(2)煤的弹性参数与煤对甲烷吸附能力存在负相关关系的内在控制机理是:煤中孔隙度越大、煤的矿物越少、有机质越多,对应着更低的弹性强度,也对应着更大的兰氏体积,即更大的吸附能力。其中,煤的物质组成作为煤层甲烷的直接吸附场所,同时也是连接煤岩弹性参数与煤岩甲烷吸附能力的桥梁。研究成果可以为煤层气有利富集区预测提供岩石物理指导。

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