韩城构造煤储层特性及其瓦斯吸附性能试验研究

发布时间：2017-05-05 14:00

  本文关键词：韩城构造煤储层特性及其瓦斯吸附性能试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：构造煤是由于构造运动的影响,煤体结构发生脆裂变形、韧性变形或叠加破坏而出现的煤体结构发生改变的一类煤,同一地区的同一煤层在经历不同时期、不同类型的构造作用影响后产生了不同变形类型的构造煤,主要包括韧性变形、脆性变形和脆韧性过渡性三个系列。相对于原生结构煤而言,构造煤普遍具有瓦斯吸附量大、瓦斯吸附-解吸速率快和渗透率低的特点,使得在构造煤普遍发育地区容易形成瓦斯大量集聚,从而引起煤体力学性态的改变,成为煤与瓦斯突出等事故的易发区。也正是构造煤的这些特性,使得在普遍发育构造煤的地区煤层蕴藏着大量的煤层气资源,伴随煤炭的开采,大量的煤层瓦斯,即煤层气,会随着煤炭资源的开采直接排放到大气中,一方面造成资源浪费,另一方面又污染了环境。因此,如何在保证煤矿安全生产的前提下开发煤层气资源成为一个新的课题。 针对以上问题,我们从地质调查、实验室扫描电镜观察和自制实验系统下块状煤样瓦斯吸附-解吸实验为切入点进行分析研究,为韩城矿区构造煤普遍发育区瓦斯综合治理和煤层气合理开采提供了理论依据。本论文主要取得以下进展： (1)我们将以构造地质的视角从现场调查到实验室分析对影响煤层气生成、运移、赋存、富集及后期改造等整个煤层气成藏过程的关键地质因素做出总结。包括①构造动力学、构造演化及控制作用；②沉积作用控制煤储层形成与空间展布形态；③煤层流变、层滑构造等地质及其控制机理。 (2)利用自主研制的煤样瓦斯吸附解吸装置,在恒温、相同初始压力条件下,对比研究了韩城矿区的块状原生结构煤和块状不同变形类型构造煤的瓦斯吸附规律,并分析了煤样瓦斯吸附性能的影响因素。结果显示：在平衡状态的瓦斯吸附量方面,构造煤要大于原生结构煤,糜棱煤、碎裂煤和鳞片煤的单位质量瓦斯吸附量分别为原生结构煤的2.11倍、2.26倍和2.52倍。原生结构煤和构造煤的瓦斯吸附速率随时间的变化规律均呈单调递减的曲线形式,吸附的初始阶段,与原生结构煤相比,构造煤的瓦斯吸附速率更快,尤其是在0-2min时间段内差异明显,随着时间推移差距逐渐缩小。构造煤在更短时间内达到吸附平衡,吸附效率更高。原生结构煤对残余瓦斯“封存”能力要明显强于构造煤。 (3)以扫描电镜观测分析为手段研究煤体的微观结构,从煤储层孔-裂隙结构、孔隙形态、连通性,孔隙度等微观角度的各个方面揭示煤层瓦斯生成、运移、富集的本质规律。从微观角度揭示了块状原生结构煤和块状不同类型构造煤在瓦斯吸附性能方面的差异性。得出,良好的孔隙和后生裂隙的发育决定了构造煤在吸附性能方面要优于原生结构煤,而大、中、小和微孔不同的发育比例和裂隙结构连通的差异性是影响不同构造煤吸附性能出现差别的主要因素。
【关键词】：构造煤 块煤 吸附能力 微观结构 试验研究
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-25
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-23
• 1.2.1 构造煤的概念、成因和分类10-15
• 1.2.2 煤体表面性质及吸附理论15-22
• 1.2.3 构造煤的瓦斯吸附解吸规律研究22-23
• 1.3 本论文的研究目的和研究内容23-25
• 1.3.1 研究目的23
• 1.3.2 研究内容23-25
• 第二章 韩城地区构造演化及控气机理25-33
• 2.1 韩城地区区域构造特征25-28
• 2.1.1 韩城地区大地构造背景25-26
• 2.1.2 韩城地区区域构造格架26-28
• 2.1.3 韩城地区区域地质构造特征28
• 2.2 韩城地区区域地质构造变形特征28-30
• 2.2.1 宏观变形29-30
• 2.2.2 煤层流变30
• 2.3 构造控制作用30-32
• 2.3.1 韩城地区控气构造类型30-31
• 2.3.2 构造变形对煤储层物性的控制作用31-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 韩城地区构造煤瓦斯吸附性能试验研究33-49
• 3.1 引言33
• 3.2 试验样品制备33-35
• 3.3 试验装置研制及试验过程35-40
• 3.3.1 试验装置研制35-40
• 3.3.2 试验过程介绍40
• 3.4 试验结果分析40-46
• 3.4.1 瓦斯吸附量计算与吸附率变化规律研究40-42
• 3.4.2 瓦斯压力衰减与瓦斯吸附速率变化规律研究42-45
• 3.4.3 残留量与残留率计算45-46
• 3.4.4 块状煤样瓦斯吸附规律因素分析46
• 3.5 本章小结46-49
• 第四章 煤体微结构的扫描电镜研究49-63
• 4.1 引言49
• 4.2 煤样扫描电镜研究的必要性49-50
• 4.3 煤体孔隙-裂隙的研究方法及意义50-51
• 4.3.1 煤体的双重孔隙系统50
• 4.3.2 煤体孔隙-裂隙研究方法50-51
• 4.3.3 煤体孔隙-裂隙的研究意义51
• 4.4 孔隙在煤储层中的作用51-53
• 4.4.1 孔隙的储集性51-52
• 4.4.2 孔隙的连通性和渗透性52-53
• 4.4.3 不同级别孔隙对煤储层的作用53
• 4.5 裂隙在煤储层中的作用53-56
• 4.5.1 裂隙的宏观研究53-54
• 4.5.2 裂隙的成因类型54-55
• 4.5.3 裂隙对煤储层渗透率的贡献55-56
• 4.6 扫描电镜的优势及观测流程56-58
• 4.6.1 扫描电子显微镜研究煤的优势56
• 4.6.2 煤样扫描电镜观测工作流程56-58
• 4.7 扫描电镜分析58-61
• 4.7.1 原生结构煤的显微结构研究58-59
• 4.7.2 糜棱煤的显微结构研究59-60
• 4.7.3 碎裂煤的显微结构研究60-61
• 4.7.4 鳞片煤的显微结构研究61
• 4.8 本章小结61-63
• 第五章 结论与展望63-66
• 5.1 结论63-64
• 5.2 不足与展望64-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-71
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文71

【参考文献】

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本文编号：346442