钟2井烟煤解吸气化学组成精细分馏过程

发布时间：2020-07-11 02:16

【摘要】：本文运用煤岩学、煤层气地质学、有机地球化学等的理论和方法,采用课题组建立的延伸粉碎全程精细解吸流程和方法,针对大河边向斜钟2井烟煤开展全程精细解吸采样。系统测试不同煤体结构的3个系列气样的气体地球化学特征,尤其是烃气和二氧化碳单体组分的碳、氢、氧同位素组成,揭示了不同煤体结构烟煤煤层气化学组分和同位素构成的精细分馏过程,通过固体样品孔隙结构不同表征,探讨了孔隙结构对分馏过程的控制效应。发现自然解吸阶段原生结构煤与构造煤解吸气解吸速度均表现出三段式变化,这与煤样孔隙结构有关,墨水瓶状孔分子筛效应抑制了煤层气中动力学直径大的烃类气体析出。3件煤样残留解吸气化学组成在不同脱气阶段差异显著,随着球磨罐粉碎过程进行,煤样粉碎粒度越小,C_3H_8浓度越高,指示重烃气主要赋存在封闭孔中。并且发现随着粉碎的进行,煤样微孔孔容与总孔容不断增加,证明粉碎过程打开了煤样中孤立的封闭孔隙,从而释放出超量的煤层气体。综合分析认为,研究区烟煤开放孔中CH_4主要为有机质热解成因,封闭孔中存在无机成因CH_4,烟煤全程解吸气中CO_2主要为有机热成因,但存在部分无机成因CO_2。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD712
【图文】：

方法,解吸气,解吸量,常温粉碎

图 1-1 研究流程与技术方法Fig.1-1 Schematics of the dissertion一阶段，资料调研和煤芯解吸实验统调研国内外前人关于煤层气同位素研究成果，了解煤级、煤质等因素组分，稳定同位素的控制作用。赴野外钻孔采集新鲜的煤芯，煤芯采集家标准（GB/T19559 2008）要求进行。然解吸气样采集的具体过程：煤芯被提出钻孔后，尽快拆开取芯管，先装入密封罐，然后用碎块样品充满剩余空间，然后再装入小碎块样品充速拧紧罐盖，浸入饱和 NaCl 溶液中检查气密性后，然后用排水集气法，在选定的时间间隔点测量解吸气体的体积。自然解吸的水浴温度为 18-层环境的温度相近。为了避免采气瓶中二氧化碳溶解于水中，只留 1-2c。解吸量计量的时间间隔以及气样的采集遵循先密后疏的原则。连续 7 解吸量小于 10cm3时，结束自然解吸实验。留气的精细解吸实验：把残留气阶段划分为 13 个子阶段，分别为粉碎程（残 1-残 4）、阶段Ⅰ常温粉碎过程（残 5-残 6）、阶段Ⅰ加热过程（

纲要图,向斜构造,采样地点,向斜

al Setting受紫云—垭都、宗师—贵阳两条交叉的深大断裂控制达到无烟煤阶段，东西两个单元主要发育烟煤。本文，在大地构造单元上属扬子陆块（Ⅰ级）黔北隆起（北向构造变形区。大河边向斜成煤后受到华里西运动，破坏了煤田的原生状态。受垭都-紫云构造带和威翼“三角弧形”前缘的主要特征，向斜主要构造线为演化 (Structure and Its Evolution)位于上扬子陆块（Ⅰ级）黔北隆起（Ⅱ级）六盘水断区。向斜为近南北向的似菱形状，轴向呈向东凸出东翼及南东翼被断层所切割，含煤地层没有出露，唯图 2-1）。

照片,手标本,煤样,照片

煤层气大多吸附在煤孔隙表面，并且在自然解吸阶段存在组分分馏效应（Gould et al，1987； Cui et al，2006；Jin et al，2010；唐书恒等，2002a，2002b；刘丽民等，2008；兰凤娟等，2012；陈义林，2014），至今为止，关于原生结构煤和构造煤解吸气不同组分精细分馏特征差异性的研究鲜少。为此，笔者于钟 2 井采集 1件原生结构煤和 2 件构造煤，煤芯取出后于钟 2 井现场进行自然解吸，在自然解吸与残留气解吸实验中密集采样并记录不同时间段解吸气的体积及测试其各化学组分浓度。在煤样全程精细解吸过程中不同化学组分浓度和脱气体积的变化特征的基础上，讨论原生结构煤与构造煤不同解吸阶段各化学组分的分馏规律。3.1 煤样与实验方法(Coal Samples and Experimental Method)本文 3 件煤样采自大河边勘探区钟 2 井，包括 C409 煤层原生结构煤，C409 煤层构造煤，C406 煤层构造煤，分别编号为 1、2、3 号样品，3 件煤芯重量分别为 446g、437g、356g（图 3-1）。其中，1 号煤为原生结构煤，2 号煤样是糜棱煤，3 号煤样为碎粒煤。

【参考文献】