本文通過(guò)對(duì)5個(gè)盆地/含煤區(qū)的109個(gè)煤礦井下實(shí)測(cè),開展了煤巖組分和反射率測(cè)定、壓汞和低溫氮吸附(77K),以及孔滲、等溫吸附和掃描電鏡分析等常規(guī)實(shí)驗(yàn)工作,同時(shí)實(shí)施了煤樣吸附孔小角度X射線散射(SAXS)、滲流孔核磁共振(NMR)、裂隙X射線CT掃描(X-CT)和三軸滲流-聲發(fā)射-超聲耦合實(shí)驗(yàn)分析等開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)。研究了延川南和沁南區(qū)塊煤層氣控氣模式,孔裂隙結(jié)構(gòu)演化規(guī)律和機(jī)理,孔隙和裂隙演化的流體響應(yīng)機(jī)制,以及儲(chǔ)層物性熱演化的煤層氣產(chǎn)能控制機(jī)理。主要成果和認(rèn)識(shí)如下:(1)闡明了延川南區(qū)塊和沁南區(qū)塊煤層氣控氣地質(zhì),揭示了延川南為煤厚、埋深、水力封堵和淺背斜構(gòu)造綜合控氣,沁南為向斜和水力滯留疊加控氣。(2)基于煤巖孔隙結(jié)構(gòu)的定量分析,闡明了煤儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)演化機(jī)理,結(jié)果顯示低溫N2吸附和SAXS技術(shù)結(jié)合使用可以獲得封閉吸附孔隙體積。煤儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)演化受溫度、壓力、水分、顯微煤巖組分、灰分和煤質(zhì)程度多因素控制�？紫段侥芰θQ于孔隙表面復(fù)雜度和孔徑大小。(3)闡明了煤儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的熱力學(xué)演化規(guī)律,即不同煤級(jí)煤儲(chǔ)層,熱增加孔隙度都有增加的趨勢(shì),但其增加幅度差異較大。揭示了孔隙結(jié)構(gòu)演化的流體動(dòng)力學(xué)響應(yīng)機(jī)制,熱對(duì)煤儲(chǔ)層滲透性的作用隨著煤級(jí)的增加而減弱,建立了氣體吸附、熱膨脹、有效應(yīng)力與滲透率的耦合模型。(4)揭示了煤儲(chǔ)層裂隙演化的聲學(xué)變化規(guī)律和力學(xué)響應(yīng)機(jī)制,即裂隙產(chǎn)出與礦物界面傾角密切相關(guān)(50°為界)以及裂隙演化具有記憶效應(yīng)。裂隙演化過(guò)程聲發(fā)射特征具有兩期性:在20%?max和80%?max形成裂隙簇(?max為最大主應(yīng)力)。X-CT掃描定量裂隙孔隙度演化過(guò)程,建立了煤儲(chǔ)層有效應(yīng)力、裂隙孔隙度與裂隙滲透率的預(yù)測(cè)模型。(5)闡明了熱力作用下煤層氣儲(chǔ)層物性參數(shù)變化規(guī)律,即對(duì)高煤級(jí)煤儲(chǔ)層孔滲性和吸附性作用程度要小于中低煤級(jí)煤儲(chǔ)層。數(shù)值模擬分析了煤儲(chǔ)層物性演化的煤層氣產(chǎn)能控制,熱改造煤層氣井穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間依次為高煤級(jí)中煤級(jí)低煤級(jí),從煤層氣工業(yè)開發(fā)角度來(lái)看,熱對(duì)提升高煤級(jí)煤層氣產(chǎn)能更有價(jià)值。
【學(xué)位單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：P618.13
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
        1.2.1 煤層氣儲(chǔ)層物性研究方法
        1.2.2 煤層氣儲(chǔ)層物性及其演化規(guī)律研究進(jìn)展
        1.2.3 煤儲(chǔ)層孔裂隙結(jié)構(gòu)與流體流動(dòng)耦合
    1.3 科學(xué)問(wèn)題
    1.4 研究方案
        1.4.1 研究?jī)?nèi)容
        1.4.2 技術(shù)路線
    1.5 完成的工作量
    1.6 主要?jiǎng)?chuàng)新性成果
2 煤層氣儲(chǔ)層物性特征及地質(zhì)成因
    2.1 煤儲(chǔ)層原位吸附孔與滲流孔特征
        2.1.1 吸附孔的小角度X射線散射研究
        2.1.2 滲流孔的核磁共振（NMR）研究
    2.2 煤儲(chǔ)層裂隙特征及地質(zhì)成因-以準(zhǔn)南為例
        2.2.1 準(zhǔn)南區(qū)域地質(zhì)背景
        2.2.2 內(nèi)生微裂隙及其成因分析
        2.2.3 外生微裂隙及其成因分析
    2.3 煤儲(chǔ)層孔隙特征及其地質(zhì)成因
        2.3.1 物質(zhì)組成與煤化作用
        2.3.2 地質(zhì)力學(xué)作用
        2.3.3 異常熱作用
    2.4 煤儲(chǔ)層礦物特征及地質(zhì)成因-以沁水為例
        2.4.1 主要礦物類型及成因
        2.4.2 裂隙礦物充填特征
    2.5 煤儲(chǔ)層含氣性及其控氣模式
        2.5.1 沁南煤儲(chǔ)層含氣性的地質(zhì)控制
        2.5.2 沁南煤層氣控氣模式
        2.5.3 延川南煤儲(chǔ)層含氣性的地質(zhì)控制
        2.5.4 延川南煤層氣控氣模式
3 煤儲(chǔ)層物性動(dòng)態(tài)演化模式與機(jī)理
    3.1 煤儲(chǔ)層孔隙動(dòng)態(tài)演化模式與機(jī)理
        3.1.1 煤化作用過(guò)程中孔隙演化模式與機(jī)理
        3.1.2 熱作用下煤儲(chǔ)層吸附孔隙演化
        3.1.3 熱作用下煤儲(chǔ)層滲流孔隙演化
    3.2 煤儲(chǔ)層裂隙的動(dòng)態(tài)演化模式與機(jī)理
        3.2.1 裂隙演化的聲學(xué)-CT定量實(shí)驗(yàn)
        3.2.2 煤巖CT切片的裂隙率計(jì)算
        3.2.3 裂隙演化過(guò)程的CT定量化
        3.2.4 裂隙演化的聲學(xué)響應(yīng)
        3.2.5 裂隙演化的力學(xué)與礦物學(xué)分析
    3.3 孔裂隙常規(guī)演化與熱力作用演化的異同
        3.3.1 微觀與宏觀特性
        3.3.2 作用方式與機(jī)理
4 煤層氣儲(chǔ)層物性動(dòng)態(tài)演化的流體響應(yīng)
    4.1 煤儲(chǔ)層孔隙動(dòng)態(tài)演化與煤層氣吸附/擴(kuò)散
        4.1.1 孔隙結(jié)構(gòu)與氣體吸附/擴(kuò)散的耦合特征
        4.1.2 孔隙演化與煤層氣吸附/擴(kuò)散
    4.2 煤儲(chǔ)層孔隙動(dòng)態(tài)演化與滲透性
        4.2.1 瞬態(tài)法煤巖滲透性實(shí)驗(yàn)
        4.2.2 煤巖特征對(duì)滲流能力的影響
        4.2.3 有效應(yīng)力對(duì)滲流能力的影響
        4.2.4 熱對(duì)滲流能力的影響
    4.3 煤儲(chǔ)層裂隙動(dòng)態(tài)演化與滲透性
        4.3.1 裂隙演化的滲流響應(yīng)實(shí)驗(yàn)
        4.3.2 裂隙與滲流數(shù)據(jù)計(jì)算
        4.3.3 裂隙演化的流體響應(yīng)特征
5 煤儲(chǔ)層物性演化與煤層氣產(chǎn)能數(shù)值模擬
    5.1 煤儲(chǔ)層物性演化的物理模擬
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)樣品與物理模擬方法
        5.1.2 物理模擬結(jié)果與討論
        5.1.3 儲(chǔ)層熱改造與提高煤層氣采收率
    5.2 煤層氣產(chǎn)能數(shù)值模擬方法
    5.3 煤儲(chǔ)層地質(zhì)背景與儲(chǔ)層參數(shù)
        5.3.1 保德區(qū)塊
        5.3.2 韓城區(qū)塊
        5.3.3 沁南區(qū)塊
    5.4 煤層氣井排采特征及影響因素分析
        5.4.1 保德煤層氣井特征
        5.4.2 韓城煤層氣井特征
        5.4.3 沁南煤層氣井特征
    5.5 煤儲(chǔ)層物性演化的煤層氣產(chǎn)能模擬
        5.5.1 煤層氣井歷史擬合與產(chǎn)能衰減預(yù)測(cè)
        5.5.2 煤儲(chǔ)層物性演化的產(chǎn)能特征
6 結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王忠勤;煤層氣儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)研究[J];中國(guó)煤田地質(zhì);2001年03期

2 韓保山;廢棄礦井煤層氣儲(chǔ)層描述[J];煤田地質(zhì)與勘探;2005年02期

3 郗寶華;;我國(guó)煤層氣儲(chǔ)層特點(diǎn)及主控地質(zhì)因素[J];山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報(bào);2010年01期

4 張振華;孫晗森;喬偉剛;;煤層氣儲(chǔ)層特征及鉆井液選擇[J];中國(guó)煤層氣;2011年02期

5 孔銳;張哨楠;;煤層氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法的選擇[J];地質(zhì)通報(bào);2012年04期

6 王濤,黃文濤;江西省豐城礦區(qū)煤層氣儲(chǔ)層特征[J];江西地質(zhì);2001年02期

7 劉麗民;蘇現(xiàn)波;李金海;;河南省煤層氣儲(chǔ)層壓力特征及其形成機(jī)制[J];煤田地質(zhì)與勘探;2009年05期

8 徐剛;杜文鳳;冀超輝;;基于證據(jù)理論的煤層氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法[J];煤田地質(zhì)與勘探;2010年04期

9 桑浩田;;煤層氣儲(chǔ)層異常壓力形成機(jī)制研究[J];科技信息;2010年25期

10 李仰民;王生維;李夢(mèng)溪;胡秋嘉;劉春春;;晉城無(wú)煙煤地區(qū)煤層氣儲(chǔ)層區(qū)域差異及不同區(qū)域特征[J];中國(guó)煤層氣;2011年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 張群;煤層氣儲(chǔ)層數(shù)值模擬模型及應(yīng)用的研究[D];煤炭科學(xué)研究總院;2002年

2 黃兆輝;高階煤層氣儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)方法及其關(guān)鍵問(wèn)題研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2014年

3 祁雪梅;煤層氣儲(chǔ)層地震屬性響應(yīng)特征及應(yīng)用[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2013年

4 蔡益棟;煤層氣儲(chǔ)層物性動(dòng)態(tài)演化及對(duì)產(chǎn)能的影響[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 鄭軍;煤層氣儲(chǔ)層敏感性實(shí)驗(yàn)研究[D];成都理工大學(xué);2006年

2 董維武;煤層氣儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)方法研究[D];中國(guó)石油大學(xué);2011年

3 郭凱;低滲煤層氣儲(chǔ)層壓裂參數(shù)優(yōu)化研究[D];山東科技大學(xué);2011年

4 景興鵬;沁水盆地南部煤層氣儲(chǔ)層壓力分布規(guī)律的研究[D];西安科技大學(xué);2010年

5 彭春洋;煤層氣儲(chǔ)層傷害評(píng)價(jià)技術(shù)研究[D];長(zhǎng)江大學(xué);2012年

6 付玉;煤層氣儲(chǔ)層數(shù)值模擬研究[D];西南石油學(xué)院;2004年

7 張松航;鄂爾多斯盆地東緣煤層氣儲(chǔ)層物性研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2008年

本文編號(hào)：2884846