煤体结构对煤层气吸附–解吸及产出特征的影响 被引量：16

1

作者 张小东 李朋朋 +2 位作者 衡帅 孙庆宇 胡修凤 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期40-45,共6页

煤的孔隙、物理化学结构差异对煤层气的吸附–解吸及产出特征有巨大影响。基于对不同煤体结构煤的孔隙、结构、力学性质的认识，利用现场实测资料，分析了煤体结构对煤层气产出的影响。结果表明：构造变形使煤的孔容和比表面积增大，吸... 煤的孔隙、物理化学结构差异对煤层气的吸附–解吸及产出特征有巨大影响。基于对不同煤体结构煤的孔隙、结构、力学性质的认识，利用现场实测资料，分析了煤体结构对煤层气产出的影响。结果表明：构造变形使煤的孔容和比表面积增大，吸附能力增强。含气量和损失量呈正相关关系；在含气量相同的情况下，逸散速率相对大小依次为：原生结构煤<碎裂煤<碎粒煤<糜棱煤。原生结构煤和碎裂煤的临界解吸压力大于糜棱煤。在0~45 min、45~95 min、95~185 min，平均解吸速率关系为：原生结构煤<碎裂煤<糜棱煤，而在185~485 min 内，平均解吸速率关系反生改变，即：糜棱煤<原生结构煤<碎裂煤。在含气量大致相等时，原生结构煤和碎裂煤的解吸量及解吸时间明显大于糜棱煤。 展开更多

关键词 吸附–解吸 产出特征 赋存状态 临界解吸压力 煤体结构

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基于AHP和模糊数学评价地质构造对煤层气产能的影响 被引量：25

2

作者 张小东 张硕 +2 位作者 孙庆宇 杨延辉 杨艳磊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2385-2392,共8页

为了发现地质构造对煤层气井产气效果的影响规律,以沁水盆地长治区块为研究对象,引入煤层厚度分异系数表征构造复杂程度,应用层次分析法对区块构造复杂程度系数进行了评价,依此进行了构造单元划分,结合各构造单元煤层气赋存的地质条件... 为了发现地质构造对煤层气井产气效果的影响规律,以沁水盆地长治区块为研究对象,引入煤层厚度分异系数表征构造复杂程度,应用层次分析法对区块构造复杂程度系数进行了评价,依此进行了构造单元划分,结合各构造单元煤层气赋存的地质条件、储层物性和含气性等因素对煤层气井产能影响的模糊数学分析结果,建立了地质构造对煤层气井产能的AHP-模糊数学评价方法。研究表明按照地质构造复杂程度可将长治区块划分为构造简单区、构造较简单区和构造中等发育区3类,根据煤层气井产能的AHP-模糊数学计算结果,分值由高到低依次为:构造较简单区、构造简单区、构造中等发育区。即对于长治区块而言,构造较简单区内煤层气井的产能最大,其次为构造简单区,而构造中等发育区内煤层气井的产能最小。区内不同构造单元的煤层气井产气、产水效果,以及排采曲线特征表明,本次评价结果与实际相吻合,在一定程度上反映了构建的地质构造对煤层气井产能的AHP-模糊数学评价方法的合理性,可为区块煤层气井位优选和产能提高提供借鉴。 展开更多

关键词 煤层气 构造复杂程度 层次分析法 模糊数学 产能评价

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沁南煤层气井压裂施工曲线分析 被引量：16

3

作者 张小东 胡修凤 +2 位作者 杨延辉 杨艳磊 赵家攀 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第3期21-27,共7页

为研究不同类型煤层气井压裂施工曲线所揭示的储层特征和施工情况,对沁水盆地南部郑庄樊庄区块的230口煤层气井的压裂施工曲线进行对比分析,结合油压、排量、砂比的相互影响关系,对压裂施工阶段进行分类。前置液阶段分为阶梯排量型曲线... 为研究不同类型煤层气井压裂施工曲线所揭示的储层特征和施工情况,对沁水盆地南部郑庄樊庄区块的230口煤层气井的压裂施工曲线进行对比分析,结合油压、排量、砂比的相互影响关系,对压裂施工阶段进行分类。前置液阶段分为阶梯排量型曲线和稳定排量型曲线,携砂液阶段大体分为压力稳定型、压力波动型、压力上升型、压力下降型等4类曲线,顶替液阶段主要为压力上升型曲线。对不同压裂曲线反映出的工程原因和地质内涵进行分析,结合实际排采资料,对不同类型压裂曲线产气效果进行评价,认为稳定型≈下降型>波动型≈上升型。 展开更多

关键词 煤层气 压裂施工曲线 排采

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影响沁南—中南煤层气井解吸压力的地质因素及其作用机制 被引量：6

4

作者 朱庆忠 张小东 +4 位作者 杨延辉 胡修凤 张永平 杨艳磊 陈龙伟 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期41-49,共9页

以沁南的郑庄-樊庄区块和沁中南的长治-安泽区块为研究区,依据煤层气地质背景和气井排采资料,对各区块煤层气井的解吸压力分布特征以及引起区块间解吸压力差异的主要因素进行研究。结果表明:沁南的郑庄-樊庄区块西、北部煤层气井的实际... 以沁南的郑庄-樊庄区块和沁中南的长治-安泽区块为研究区,依据煤层气地质背景和气井排采资料,对各区块煤层气井的解吸压力分布特征以及引起区块间解吸压力差异的主要因素进行研究。结果表明:沁南的郑庄-樊庄区块西、北部煤层气井的实际解吸压力明显高于东南部、中部;沁中南的长治-安泽区块,解吸压力总体呈东西两翼低中部高的条带状展布;实际解吸压力和临界解吸压力的对应关系一定程度上与煤级有关;煤级,灰分含量及煤体结构的差异是盆地南部与中南部解吸压力差异的主要原因,地质构造、埋深是沁水盆地南部煤层气井解吸压力局部性变化的主要因素,而埋深、地应力是沁水盆地中南部煤层气井解吸压力区内差异的主要因素。 展开更多

关键词 沁水盆地 煤层气 解吸压力 地质因素

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豫东马桥详查区煤系气成藏地质特征 被引量：4

5

作者 张小东 朱春辉 +2 位作者 林俊峰 许亚坤 王昆 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第5期40-46,共7页

为了探讨豫东煤系气生成、资源赋存规律和成藏可能,指导区内煤系气资源的勘探开发工作,以马桥详查区为研究对象,基于区域地质和储层地质条件,结合煤岩镜质体反射率、有机碳含量,以及孔渗性、吸附性等物性测试结果,剖析了煤系储层的空间... 为了探讨豫东煤系气生成、资源赋存规律和成藏可能,指导区内煤系气资源的勘探开发工作,以马桥详查区为研究对象,基于区域地质和储层地质条件,结合煤岩镜质体反射率、有机碳含量,以及孔渗性、吸附性等物性测试结果,剖析了煤系储层的空间分布及物性特征,探讨了煤系生烃潜力和成藏的可能性。结果表明:(1)区内煤系烃源岩为煤层和泥岩层,其中煤中镜质组含量高,变质程度深,生烃量大,为主要生气母质,而泥岩中有机质含量较低,生气能力有限。(2)煤体内微孔多,吸附能力强,加之砂、泥岩储层致密,孔隙度小,渗透率低,排驱压力较大,不利于气体的运移。(3)煤系经历了晚三叠世、晚侏罗世至早白垩世两期生烃高峰,期间煤层中气体压力较高,可以突破顶板泥岩的排驱压力运移至砂、泥岩层,但其富集成气藏的可能尚需要进一步研究。 展开更多

关键词 马桥详查区 煤系气 储层物性 埋藏史 热演化史 生烃史演化 成藏特征

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华南龙马溪组海相页岩溶剂抽提物的GC-MS分析 被引量：1

6

作者 陈凤杰 张小东 +3 位作者 杨燕青 刘晓 李贵中 张硕 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2637-2649,共13页

华南志留系龙马溪组海相页岩是我国页岩气勘探的重要目标层位,为了解华南地区龙马溪组海相页岩中可溶有机质的化学组成特征,采用正己烷、氯仿、丙酮、甲醇4种不同极性溶剂对来自重庆涪陵、云南昭通、湖北宜昌地区的龙马溪组页岩样品进... 华南志留系龙马溪组海相页岩是我国页岩气勘探的重要目标层位,为了解华南地区龙马溪组海相页岩中可溶有机质的化学组成特征,采用正己烷、氯仿、丙酮、甲醇4种不同极性溶剂对来自重庆涪陵、云南昭通、湖北宜昌地区的龙马溪组页岩样品进行了索氏抽提,通过气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)对抽提物的化合物组成进行了测定。研究发现,华南龙马溪组海相页岩的溶剂抽提率普遍较低(0.02%~0.73%)。相比而言,云南昭通龙马溪组下段页岩的溶剂抽提率最高,其次为重庆涪陵和湖北宜昌的龙马溪组下段页岩,重庆涪陵龙马溪组中段页岩抽提率明显低于下段;不同溶剂抽提率对比,氯仿抽提率最高,其次为甲醇和丙酮,正己烷的抽提率最低;华南龙马溪组页岩中的可溶有机小分子化合物由微量的芳香烃、少量的脂肪烃和大量的含杂原子化合物组成,脂肪烃主要为烷烃及脂环烃,杂原子化合物中酯类较多,其次为卤代烃,醇类和酮类较少,其中邻苯二甲酸酯类和1-碘-2-甲基十一烷占有重要地位;不同地区页岩可溶有机质组成相比略有差异,表现为重庆涪陵龙马溪组中段页岩中脂肪烃相对较少,重庆涪陵龙马溪组下段页岩中脂肪烃和卤代烃相对较多,云南昭通龙马溪组下段页岩中醇类少、酮类稍多;正己烷、甲醇、丙酮溶剂对页岩中含氧小分子化合物有较好的溶出能力,氯仿溶剂对脂肪烃、卤代烃和含氧小分子化合物均有较好的溶出能力;正己烷和甲醇抽提物主要组分为酯类,氯仿抽提物主要组分为酯类、卤代烃和脂肪烃,丙酮抽提物主要组分为酯类、酰胺类、酮类和醇类。研究认为,华南龙马溪组海相页岩的溶剂抽提率、可溶有机质中脂肪烃和卤代烃含量受到沉积环境和沉积物组成的影响,可作为潜在的指相参数。 展开更多

关键词 龙马溪组 页岩 溶剂抽提 可溶有机质 气相色谱/质谱联用仪

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不同变形程度煤的吸附时间及其影响因素 被引量：4

7

作者 李朋朋 张小东 +2 位作者 杨延辉 丁哲 张硕 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期43-48,54,共7页

基于沁水盆地南部长治和安泽区块103口煤层气井的实测资料，探讨不同变形程度煤的吸附时间及其影响因素。研究结果表明，不同变形程度煤的孔隙结构导致其解吸特征具有较大差异。随着煤变形程度的增加，吸附时间迅速减小。相对于未变形... 基于沁水盆地南部长治和安泽区块103口煤层气井的实测资料，探讨不同变形程度煤的吸附时间及其影响因素。研究结果表明，不同变形程度煤的孔隙结构导致其解吸特征具有较大差异。随着煤变形程度的增加，吸附时间迅速减小。相对于未变形煤和弱变形煤，强变形煤由于裂隙和大、中孔隙发育较多且连通性较好，导致甲烷运移距离较短，解吸速率较大且解吸量急剧增加，吸附时间显著减小；解吸后期，强变形煤由于小孔隙和微孔隙发育，吸附能力增强且连通性较差，导致甲烷解吸和运移的难度增大，解吸速率迅速下降，而弱变形煤和未变形煤受孔隙、裂隙特征和取心煤样几何形态的共同影响，解吸速率变化较小且吸附时间较长。依据煤层气井排采数据可知，煤的变形程度差异是导致煤层气井产气量不同的主要原因，明确煤的吸附时间可以为预测煤层气井的产气量提供依据。 展开更多

关键词 变形程度 解吸特征 吸附时间 日产气量 影响因素 煤层气

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溶剂萃取下构造煤的XRD结构演化特征 被引量：11

8

作者 张硕 张小东 +1 位作者 杨延辉 杨艳磊 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期3220-3224,共5页

煤是一种短程有序、长程无序,且随着煤化程度的增加有序性增强、具有微晶或类晶态结构的沉积有机岩。在成煤过程中,地质构造的破坏作用使得煤发生不同程度的变形变质,引起煤的化学组成、微观结构发生变化,形成了不同煤体结构的构造煤。... 煤是一种短程有序、长程无序,且随着煤化程度的增加有序性增强、具有微晶或类晶态结构的沉积有机岩。在成煤过程中,地质构造的破坏作用使得煤发生不同程度的变形变质,引起煤的化学组成、微观结构发生变化,形成了不同煤体结构的构造煤。为了揭示构造破坏作用下,煤的微晶结构的变化特征,采用有机溶剂萃取的方法,对不同煤体结构的贫煤、气煤样进行了萃取。借助于X射线衍射(XRD)测试结果,探讨了煤样萃取前后的微晶结构的变化规律。研究发现:在溶剂萃取作用下,构造煤的萃取率所呈现的规律性变化并不因溶剂的种类、煤级的变化而改变,表现为溶剂萃取率均随着煤体破坏程度的增强而增大。室温条件下,溶剂的萃取并不足以改变高、低阶煤的微晶结构参数的对比关系,溶剂萃取前后均表现为贫煤的芳香层间距d002小于气煤,堆砌度Lc和芳香层数N大于气煤。进一步研究发现构造的破坏作用下,萃取后d002逐渐减小,Lc增大,而由于煤级的影响,以及溶剂的种类和渗入强弱不同,延展度La并没有表现出明显的规律性。 展开更多

关键词 构造煤 溶剂萃取 X射线衍射 萃取率 微晶结构

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组合溶剂作用下高阶煤的表面性质和孔隙结构变化研究 被引量：1

9

作者 张小东 郝宗超 +2 位作者 卢中强 杨延辉 张硕 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第3期1-9,共9页

为了对比分析组合压裂液中不同溶剂作用下高阶煤的表面性质和孔隙结构变化特征,分别以有机溶剂(THF)和无机酸(HCl)、有机溶剂(CS_2)和强氧化剂(ClO_2)为组合,对山西长治的高阶煤进行不同顺序试验,并借助接触角和低温液氮吸附试验。结果... 为了对比分析组合压裂液中不同溶剂作用下高阶煤的表面性质和孔隙结构变化特征,分别以有机溶剂(THF)和无机酸(HCl)、有机溶剂(CS_2)和强氧化剂(ClO_2)为组合,对山西长治的高阶煤进行不同顺序试验,并借助接触角和低温液氮吸附试验。结果表明:有机溶剂+无机溶剂作用下的萃取(溶出)率要高于无机溶剂+有机溶剂作用下的,其中有机溶剂的萃取率远大于无机溶剂的溶出率; HCl作用后的煤样接触角减小,表面张力增大,润湿性增强,而有机溶剂和ClO_2作用后的煤样则相反;不同溶剂作用后煤样的BET比表面积和BJH孔容均显著增大,其中有机溶剂+无机溶剂作用下的增大程度大于无机溶剂+有机溶剂作用下的;各种溶剂对煤样均具有扩孔效果,特别是对小孔径段效果最为显著。相比而言,两种溶剂作用后煤样的扩孔效果要明显优于一种溶剂作用后的,且CS_2+ClO_2组合溶剂最为显著。因此,将CS_2溶剂和ClO_2溶剂分别作为压裂液中的前置液和携砂液,可更好地改造煤储层的透气性。 展开更多

关键词 组合溶剂 压裂液 高阶煤 表面性质 孔隙结构

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溶剂萃取后构造煤的微晶及化学结构参数变化特征 被引量：7

10

作者 杨延辉 张小东 +1 位作者 杨艳磊 张硕 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2638-2644,共7页

以山东腾南煤田金源矿为研究区,采集不同煤体破坏程度的煤样,通过溶剂分级萃取实验,利用X射线衍射(XRD)和核磁共振(NMR)测试技术,对比分析了萃取前后煤样的微晶结构参数,探讨了化学结构特征参数的变化规律。研究表明:(1)在不同溶剂的分... 以山东腾南煤田金源矿为研究区,采集不同煤体破坏程度的煤样,通过溶剂分级萃取实验,利用X射线衍射(XRD)和核磁共振(NMR)测试技术,对比分析了萃取前后煤样的微晶结构参数,探讨了化学结构特征参数的变化规律。研究表明:(1)在不同溶剂的分级萃取下,不同煤体结构煤的累计萃取率从小到大依次为原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤、糜棱煤,其中THF溶剂对各类煤样的萃取率最大;(2)溶剂萃取后,各类煤样的碳原子网面间距(d_(002))、堆砌度(L_c)和延展度(L_a)均大于原煤。随着萃取级数的增加,各煤样的碳原子网面间距(d_(002))呈现较复杂的变化趋势,BSU的堆砌度(L_c)除了糜棱煤随着萃取的深入有略微减小外,总体上随着萃取级数的增加呈现增大的趋势;(3)随着构造变形的增强,构造煤的芳碳率呈增大的趋势,而脂碳率的数值变化有明显减小的趋势。溶剂的萃取作用中,脂族类的小分子化合物更容易溶出,芳香环上的小分子化合物萃取率较低。 展开更多

关键词 构造煤 分级萃取 萃取率 微晶结构 化学结构参数

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不同体积分数THF萃取后焦煤的GC/MS和FTIR分析 被引量：2

11

作者 平晓朵 张小东 +3 位作者 张硕 任大陆 苗洪运 陈凤杰 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期45-55,共11页

以山西古交焦煤为实验用样,采用不同体积分数的四氢呋喃(THF)溶剂进行萃取,计算得到溶剂萃取率,并分别对萃取物的化合物组成和萃余物的主要官能团进行气相色谱-质谱联用(GC/MS)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析。结果表明:萃取率随着THF... 以山西古交焦煤为实验用样,采用不同体积分数的四氢呋喃(THF)溶剂进行萃取,计算得到溶剂萃取率,并分别对萃取物的化合物组成和萃余物的主要官能团进行气相色谱-质谱联用(GC/MS)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析。结果表明:萃取率随着THF体积分数的增加呈现增大的趋势,随着萃取时间的增加和萃取温度的升高,分别呈现倒“∽”波动和倒“V”型的变化趋势;焦煤的THF萃取物主要为脂肪烃、芳香烃和含杂原子有机化合物等,其中芳香烃相对含量最小,含杂原子有机化合物相对含量最大,且多为含氧化合物。进一步发现,随着THF体积分数的增加,萃取物的脂肪烃含量先增大后减小,而杂原子化合物含量呈现相反的变化规律,芳香烃则仅在THF纯溶剂萃取作用下能检测到。25℃萃取物中的酯类、醛类和羧酸类等含氧化合物较多,45℃萃取物中醇类化合物明显增多。此外,水溶剂的存在有利于醇类和酸类低分子化合物的溶出。从焦煤及其各萃余物中的官能团分布来看,100%THF萃余物中脂肪烃含量最高,富氢指数I1达到3.24;脂肪链结构参数I4随THF体积分数的增大呈先增大后减小的趋势,且在100%THF萃取时最小,为2.59;相比于芳香结构的化合物,脂肪族化合物相对溶出更多,是萃余物芳构化程度I2计算值增大的原因。而受杂原子化合物中含氧低分子化合物溶出影响,萃余煤含氧指数I3在不同体积分数的THF萃取后表现出先增大再减小的特征。研究认为,尽管萃取过程中水不占据主导地位,但在一定程度上会影响THF溶剂的萃取化合物类型及抑制其萃取能力。 展开更多

关键词 焦煤 四氢呋喃 萃取 GC-MS FTIR

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华北海陆过渡相泥岩可溶有机质组成特征

12

作者 陈凤杰 张小东 +4 位作者 杨燕青 刘晓 李贵中 张硕 杨庆坤 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期50-59,共10页

通过溶剂抽提和气相色谱/质谱(GC/MS)分析,对华北海陆过渡相泥岩可溶有机质组成进行研究。结果表明华北太原组—山西组泥岩的溶剂抽提率介于0.02%~0.23%,太原组抽提率略高于山西组,但均低于华南龙马溪组海相页岩;甲醇溶剂抽提率最高,正... 通过溶剂抽提和气相色谱/质谱(GC/MS)分析,对华北海陆过渡相泥岩可溶有机质组成进行研究。结果表明华北太原组—山西组泥岩的溶剂抽提率介于0.02%~0.23%,太原组抽提率略高于山西组,但均低于华南龙马溪组海相页岩;甲醇溶剂抽提率最高,正己烷溶剂抽提率最低;泥岩可溶有机质由大量的杂原子化合物和少量的脂肪烃组成,杂原子化合物中酯类最多,其次为醇类及卤代烃,脂肪烃以烷烃及脂环烃为主;太原组泥岩中的酯类含量略低于山西组,霍西泥岩中醇类含量较高,豫东泥岩中脂肪烃稍多;正己烷抽提物主要为酯类和醇类,氯仿抽提物主要为酯类、卤代烃和醇类,丙酮抽提物主要为醇类,甲醇抽提物主要为酯类、脂肪烃、醇类和醛类。研究认为泥岩中醇类含量、脂肪烃和卤代烃含量在一定程度上可以指示沉积环境受古海洋影响的强烈程度,可作为页岩气藏储层沉积相划分的参考或依据。 展开更多

关键词 太原组 山西组 海陆过渡相 泥岩 溶剂抽提 化学组成

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