本文選題：構(gòu)造煤　切入點(diǎn)：煤層氣　出處：《太原理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)是指煤層的煤體類型以構(gòu)造煤為主。構(gòu)造煤的形成主要是由于煤體遭受不同程度構(gòu)造應(yīng)力的作用，從而產(chǎn)生一定程度的變形、破壞等，導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，力學(xué)性質(zhì)，甚至化學(xué)組分都發(fā)生改變。構(gòu)造煤的分類按其結(jié)構(gòu)特性可以分為脆性變形煤、脆韌性過渡型變形煤和韌性變形煤。由于構(gòu)造煤的結(jié)構(gòu)特性，導(dǎo)致其內(nèi)部微孔隙極其發(fā)育，為煤層氣的儲集提供了有利條件，使構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)一般都是煤與瓦斯突出的重災(zāi)區(qū)。另一方面煤層氣是一種清潔能源，可以緩解能源緊張的現(xiàn)狀，而且煤層氣還是一種溫室氣體，對臭氧層的破壞比較嚴(yán)重，如果將其直接排放到空氣中會造成嚴(yán)重的空氣污染。所以對煤層氣的開發(fā)利用對于礦井安全生產(chǎn)、緩解能源緊張和保護(hù)環(huán)境具有一舉多得的作用。但是目前我國煤層氣的開發(fā)工業(yè)化生產(chǎn)程度低，主要原因是煤體的滲透性低，煤層氣的產(chǎn)出效率和產(chǎn)量較低。尤其是構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)的煤層都具有高儲低透的特點(diǎn)，所以提高煤層滲透率，進(jìn)而提高煤層氣的抽采效率，增加煤層氣的產(chǎn)量就成了現(xiàn)今煤層氣開發(fā)急需解決的問題。鑒于以上問題本文主要做了如下工作： (1)通過對不同類型構(gòu)造煤(碎裂煤、碎粒煤、鱗片煤和糜棱煤)進(jìn)行壓汞試驗(yàn)，得到不同煤樣的壓汞曲線，并利用壓汞曲線分析不同類型構(gòu)造煤的孔隙結(jié)構(gòu)和孔隙率，得到四種煤樣的孔隙率大小由大到小依次為：糜棱煤鱗片煤碎粒煤碎裂煤。通過Kozenny-Carman公式，推算不同類型構(gòu)造煤的滲透率，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)四種煤樣的滲透率大小從大到小依次為：糜棱煤鱗片煤碎粒煤碎裂煤，與實(shí)際有較大出入，本文認(rèn)為，主要原因是本方程沒有考慮構(gòu)造煤的結(jié)構(gòu)特性，即真正直接決定煤的滲透率大小的因素為煤層裂隙系統(tǒng)的發(fā)育程度，而本方程只考慮了煤體的孔隙結(jié)構(gòu)，并沒有考慮煤體的割理裂隙系統(tǒng)。 (2)利用CT掃描技術(shù)，本文分別對原生結(jié)構(gòu)煤、碎裂煤和糜棱煤進(jìn)行了CT掃描，，得到不同結(jié)構(gòu)類型塊狀煤樣的裂隙空間分布情況和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。通過結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)三種煤樣中，原生結(jié)構(gòu)煤的裂隙分布規(guī)則，面割理和端割理幾乎呈正交分布，但是內(nèi)部裂隙的寬度較小，導(dǎo)致其溝通性差；碎裂煤的裂隙系統(tǒng)可見張裂隙和內(nèi)生裂隙，其中內(nèi)生裂隙多被充填，張裂隙裂隙寬度大，且裂隙寬度有明顯變化；糜棱煤的原生結(jié)構(gòu)遭受破壞最嚴(yán)重，煤體內(nèi)部裂隙分布較少，裂隙寬度小，煤巖有揉皺變形。所以三種煤樣的滲透性從小到大排列為：糜棱煤原生結(jié)構(gòu)煤碎裂煤。 (3)利用自主研制的煤體吸附、解吸成套裝置，對不同結(jié)構(gòu)類型塊狀煤樣進(jìn)行了吸附解吸試驗(yàn)，得到不同煤樣的等溫吸附曲線和等溫解吸曲線，并分析各個(gè)煤樣的吸附解吸規(guī)律，及其不同結(jié)構(gòu)特征造成的不同類型煤的吸附解吸差異。通過對比現(xiàn)場不同結(jié)構(gòu)類型煤層的煤層氣排采曲線提出了該試驗(yàn)對煤層氣開采的指導(dǎo)意義：以原生結(jié)構(gòu)煤為主的煤儲層并不利于煤層氣開發(fā)；糜棱煤區(qū)域的煤層氣開發(fā)尚需找到更合理的開采手段和技術(shù)；以碎裂煤和鱗片煤為主的煤儲層，含氣量高，裂隙系統(tǒng)溝通性好，十分利于煤層氣開發(fā)。 (4)通過建立數(shù)學(xué)耦合模型，利用COMSOL Multiphysics商業(yè)數(shù)值模擬軟件，分別對井下鉆孔抽采煤層氣、地面抽采煤層氣和注熱水開采煤層氣三種開采方法進(jìn)行模擬并對模擬結(jié)果進(jìn)行分析比較。通過模擬發(fā)現(xiàn)：井下鉆孔抽采瓦斯由于應(yīng)力集中現(xiàn)象，在鉆孔附近形成壓實(shí)區(qū)，對煤層的滲透具有負(fù)面影響，阻礙了煤層氣的滲流，對煤層氣的高效抽采造成不利影響；水力壓裂開采煤層氣的方法在抽采后期，該方法的抽采效率會逐漸降低，同樣不能夠高效的開采煤層氣；注熱水抽采煤層氣，通過向煤層注高溫高壓熱水，提高煤層溫度，促進(jìn)煤層氣解吸，并提高了煤層的滲透率，促進(jìn)了煤層氣的滲流適用于高儲低滲的構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)的煤層氣開采。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TE37;P618.13

【參考文獻(xiàn)】

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