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寺河东五盘区煤与煤层气共采技术与应用
1
作者 李国富 季长江 +4 位作者 李军军 张江华 唐杰 赵晋斌 邵显华 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期291-303,共13页
高瓦斯矿井煤层含气量大,单纯的井下瓦斯抽采受时间及空间制约,导致井下抽采效果受限。同时,由于井下通常仅依靠钻孔进行负压抽采,煤层增透手段和改造方式缺乏,导致抽采不充分,煤层含气量总体降幅小,无法快速实现工作面消突、达到保障... 高瓦斯矿井煤层含气量大,单纯的井下瓦斯抽采受时间及空间制约,导致井下抽采效果受限。同时,由于井下通常仅依靠钻孔进行负压抽采,煤层增透手段和改造方式缺乏,导致抽采不充分,煤层含气量总体降幅小,无法快速实现工作面消突、达到保障矿井安全生产的要求。运用油气开发技术在地面进行煤层气抽采,煤层增透措施不受空间限制,可采用多种手段进行煤层改造,提升储层渗透性。同时,根据采掘规划,在地面超前布置煤层气抽采工程,对煤层进行长时间超前预抽,可减少井下瓦斯抽采工程量,缩短井下瓦斯抽采和达标时间,保障矿井安全生产。为大幅降低高瓦斯煤层含气量,提升煤炭开采效率与安全生产水平,针对寺河矿东五盘区煤层气地质特征,结合盘区采掘衔接规划,开展相适应的煤层气地面与井下抽采技术与工艺研究,探索高瓦斯矿井的煤与煤层气高效协调开发。采用理论分析与现场测试相结合的方式,对东五盘区开展多种煤层气地面与井下抽采尝试,综合降低煤层含气量。并通过地面抽采效果检验井,评价东五盘区煤层气抽采实际效果。经过近20 a的井上下连续抽采,东五盘区规划区3号煤层剩余含气量降到8 m^(3)/t以下,平均降幅在50%以上;准备区抽采达标时间缩短了15%以上,保障了矿井高产高效;生产区井下精准抽采甲烷浓度提高5%以上,工作面抽采率提高5%以上,确保井下高效抽采。东五盘区地面大规模超前预抽已基本实现高瓦斯煤层的低瓦斯采掘。煤与煤层气共采既通过地面超前预抽大幅度降低了煤层含气量、增加了煤层气产量,又通过井下精准抽采填补了地面抽采盲区,实现了煤层气抽采的全覆盖,节约了井下瓦斯抽采成本。寺河矿东五盘区煤与煤层气共采的成功实施,不仅有效保障了高瓦斯煤层的低瓦斯开采,也大幅度降低了甲烷排空污染大气环境,同时还促进了沁南煤层气产业基地的建设,为其他高瓦斯矿井的煤与煤层气共采提供了参考与借鉴,对煤与煤层气共采技术的推广具有重要的意义。 展开更多
关键词 煤与煤层气共采 寺河矿 东五盘区 抽采效果评价 井上下联合抽采
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低产煤层气井无机矿物泡排酸蚀解堵特性
2
作者 张惜图 胡胜勇 +4 位作者 冯国瑞 赵瑞锦 范雯莉 李国富 武玺 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期2198-2207,共10页
煤层气开发中无机矿物堵塞容易导致煤层气井低产,严重制约煤层气井的连续稳定排采与产量,酸蚀溶解是高效清理无机矿物的有效手段之一。基于无机矿物的多组分酸液溶蚀试验,考虑泡排作用对无机矿物的润湿携带效果,研究了起泡剂复配酸液解... 煤层气开发中无机矿物堵塞容易导致煤层气井低产,严重制约煤层气井的连续稳定排采与产量,酸蚀溶解是高效清理无机矿物的有效手段之一。基于无机矿物的多组分酸液溶蚀试验,考虑泡排作用对无机矿物的润湿携带效果,研究了起泡剂复配酸液解堵剂对低产煤层气井无机矿物的泡排酸蚀解堵特性。结果表明:氢氟酸对以硅酸盐岩为主要成分的无机矿物的溶蚀效果较盐酸与乙酸最佳,酸液质量分数超过12%对无机矿物溶蚀率增长不显著。多组分酸较单组份酸对无机矿物溶蚀率更高,普遍达40%^(8)0%。当复配解堵剂中起泡剂质量分数小于0.6%时,随起泡剂浓度增大,溶液表面张力、溶液与无机矿物表面接触角均逐渐减少,泡排作用下泡沫越绵密,起泡能力越强,泡沫半衰期逐渐延长,泡沫携粉含量越高。当起泡剂质量分数超过0.6%后,复配解堵液表面张力呈紊乱趋势,泡沫稳定性变差。十二烷基二甲基胺乙内酯(BS-12)泡沫体系泡径大,较脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)泡沫体系泡径大小不均对泡沫半衰期影响更为严重。由于十二烷基葡萄糖苷(APG)复配酸液表面张力最小,泡沫稳定绵密且对无机矿物润湿性最好,选取耐酸性强的非离子型表面活性剂APG作为起泡剂复配酸液为优选的溶蚀无机矿物解堵剂。泡排作用促进无机矿物溶蚀率少量增长,酸液浓度对泡沫稳定性、泡沫半衰期起抑制作用,泡沫携带排出的无机矿物粒径越小,粒径范围越窄。 展开更多
关键词 煤层气井 无机矿物 泡排 酸蚀 溶蚀 解堵
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煤炭企业投资煤层气专业公司商业模式优化研究
3
作者 赵祉友 李国富 +2 位作者 张永成 何庆宏 尹智楠 《中国煤炭》 北大核心 2025年第6期1-8,共8页
开发利用煤层气(煤矿瓦斯)综合效益显著、潜力较大,需要充分发挥各类市场主体的作用。分析了4种不同类型企业开发利用煤层气(煤矿瓦斯)的价值属性特征,比较了这些企业商业模式在价值主张、目标客户、核心资源、关键业务和成本收入结构... 开发利用煤层气(煤矿瓦斯)综合效益显著、潜力较大,需要充分发挥各类市场主体的作用。分析了4种不同类型企业开发利用煤层气(煤矿瓦斯)的价值属性特征,比较了这些企业商业模式在价值主张、目标客户、核心资源、关键业务和成本收入结构等方面存在的差异,指出了煤炭企业投资的煤层气专业公司差异化发展思路,提出了创新付费模式、实行利益捆绑、煤矿瓦斯收购混配等创新措施,给出了煤炭股东企业支持其煤层气专业化公司发展的对策建议,为煤炭企业投资的煤层气专业公司规模化商业化发展提供借鉴参考。 展开更多
关键词 煤层气开发 价值属性 差异化发展 商业模式
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我国煤矿瓦斯抽采与利用发展历程、技术进展及展望 被引量：8
4
作者 李国富 李超 +3 位作者 张碧川 徐云 王争 周显俊 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第1期77-91,共15页
【目的和方法】为加快推进煤矿瓦斯抽采与利用技术的研发与应用,通过系统梳理我国煤矿瓦斯抽放向瓦斯抽采转变的发展历程,总结归纳我国典型煤矿瓦斯精准高效抽采技术,全面介绍煤矿瓦斯安全集输与全浓度利用技术最新应用情况,以期为加速... 【目的和方法】为加快推进煤矿瓦斯抽采与利用技术的研发与应用,通过系统梳理我国煤矿瓦斯抽放向瓦斯抽采转变的发展历程,总结归纳我国典型煤矿瓦斯精准高效抽采技术,全面介绍煤矿瓦斯安全集输与全浓度利用技术最新应用情况,以期为加速发展煤矿瓦斯抽采与利用技术、实现甲烷减排、助力碳达峰碳中和(“双碳”)目标提供借鉴。【进展】20世纪30−50年代是我国煤矿瓦斯抽放的起步阶段,主要在辽宁抚顺、山西阳泉、重庆天府等矿区采用井下钻孔法抽放本煤层瓦斯和上邻近层瓦斯保障采掘安全;60−70年代,黑龙江鸡西、贵州水城等矿区采取边掘边抽措施防治瓦斯超限与事故,取得了良好效果,开发了邻近层瓦斯抽放技术,针对低透气性煤层试验了煤层水力割缝、控制预裂爆破、水射流扩孔等方法;自20世纪80年代开始,随着工作面瓦斯涌出量大幅度增加,有针对性地应用本煤层瓦斯预抽、邻近层瓦斯抽放和采空区瓦斯抽放等多种方法对卸压瓦斯进行了有效抽放,但瓦斯利用进展缓慢。进入21世纪后,对煤矿瓦斯的认识已由单一灾害属性向灾害与资源共生属性转变,逐步实现了变瓦斯抽放为瓦斯抽采,结合不同矿区瓦斯地质条件差异性形成了以山西晋城“四区联动”井上下联合抽采模式、安徽两淮碎软低渗煤层保护层开采模式以及重庆松藻水力强化增透模式为典型代表的瓦斯抽采模式,研发形成了水封阻火泄爆、干式阻火器、细水雾和自动喷粉抑爆等安全输送技术与装置,迄今已获得广泛应用。在瓦斯利用方面,研发应用了瓦斯发电、直流氧化、多孔介质燃烧、蓄热氧化、乏风瓦斯掺混氧化等技术,为煤矿瓦斯“全浓度”利用提供了技术支撑。但煤矿瓦斯抽采仍然面临普适性差、成本高等难题,利用技术主要面临经济性差的挑战。【展望】煤矿瓦斯抽采与利用技术的发展将聚焦至发展10 a规划区域瓦斯超前预抽采技术体系、扩展煤与瓦斯共采模式、源头优化瓦斯利用各环节、提升瓦斯抽采管网智能化水平、产−学−研−政联合攻关助力瓦斯利用项目落地等方面,实现煤矿瓦斯的全浓度利用,助力煤炭行业“双碳”目标的实现。 展开更多
关键词 “双碳”目标 瓦斯抽放 瓦斯抽采 瓦斯利用 煤与瓦斯共采
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沁水盆地南部煤储层赋存环境条件及其对渗透率的影响 被引量：7
5
作者 孟召平 任华鑫 +3 位作者 禹艺娜 杨宇 王宇乾 阿古泽仁 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期545-554,共10页
煤层气赋存与产出受控于煤储层地应力、压力和地温等赋存环境条件,正确分析煤储层赋存环境条件及其对渗透率的影响是煤层气有效开发所关注的关键问题。采用沁水盆地南部煤层气井63个测试资料,系统分析了研究区煤储层地应力、压力和温度... 煤层气赋存与产出受控于煤储层地应力、压力和地温等赋存环境条件,正确分析煤储层赋存环境条件及其对渗透率的影响是煤层气有效开发所关注的关键问题。采用沁水盆地南部煤层气井63个测试资料,系统分析了研究区煤储层地应力、压力和温度条件,揭示了煤储层应力、压力和温度随埋藏深度的变化规律,建立最小水平主应力与垂直主应力和煤储层压力之间关系模型。采用三轴渗流试验系统,开展了不同应力、压力和温度条件下煤层气渗流试验研究,揭示了不同温度、应力和压力条件下煤样渗透率变化规律及其控制机理。研究结果表明,研究区煤储层最大、最小水平主应力分别为6.62~42.06和3.30~26.40 MPa,其梯度分别为1.20~5.26和0.99~2.95 MPa/hm;煤储层压力及其梯度分别为0.99~12.63 MPa和0.23~1.18 MPa/hm;煤储层温度及其梯度为19.36~38.84℃和1.98℃/hm;且煤储层应力、压力和温度均随深度的增加呈线性增大的规律。随着有效应力的增加,煤储层渗透率不断降低,在初始加压阶段,渗透率下降幅度较大,随着有效应力的增加,下降幅度变缓。在相同的应力条件下,温度的增加使得煤样渗透率不断降低,渗透率的下降速率随温度的升高而减小。随着有效应力和温度的增加,煤储层渗透率按负指数函数规律降低。随着孔隙压力的降低,有效应力增加,煤储层渗透率不断降低。在初始降压阶段,煤储层渗透率急剧下降,随着孔隙压力的降低,渗透率下降速率逐渐变缓;当孔隙压力小于0.6 MPa后,煤储层渗透率随孔隙压力的降低而升高。在高孔隙压力条件下,渗透率随温度的升高呈负指数函数降低,在低孔隙压力条件下,煤储层渗透率随温度的升高呈线性降低。在此基础上,建立了煤储层渗透率与应力、压力和温度之间的关系模型,揭示了煤储层渗透率随应力、压力和温度应力的增加按负指数函数降低的规律和控制机理。 展开更多
关键词 煤储层 渗透率 地应力 储层压力 储层温度 沁水盆地
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煤粉侵入对支撑裂缝渗透率的动态影响规律 被引量：8
6
作者 张惜图 胡胜勇 +4 位作者 武玺 李国富 冯国瑞 王艳峰 陈召英 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2338-2346,共9页
煤粉侵入煤层水力压裂支撑裂缝容易导致裂缝堵塞,造成支撑裂缝导流能力和煤储层渗透率降低,进而严重影响煤层气井的稳定排采及产量。分别建立煤层气井停井前与重启后煤粉侵入支撑裂缝渗透率动态演化模型,并利用煤岩导流性能测试系统进... 煤粉侵入煤层水力压裂支撑裂缝容易导致裂缝堵塞,造成支撑裂缝导流能力和煤储层渗透率降低,进而严重影响煤层气井的稳定排采及产量。分别建立煤层气井停井前与重启后煤粉侵入支撑裂缝渗透率动态演化模型,并利用煤岩导流性能测试系统进行煤粉连续流动与间歇流动条件下的煤粉侵入支撑裂缝实验,验证了模型的正确性,研究了煤层气井停井与排采流速对支撑裂缝渗透率时空演化的影响规律。研究表明:随煤粉运移时间增加,支撑裂缝渗透率骤降后缓慢衰减,且沿煤粉运移方向,支撑裂缝内部空间孔隙损失率逐渐降低,裂缝内部渗透率沿煤粉运移方向逐渐升高。随煤粉持续侵入支撑裂缝,煤层气井关井重启后支撑裂缝孔隙损失率较停井前孔隙损失率更大,渗透率不能恢复至停井前。排采流速越慢,煤粉侵入支撑裂缝渗透率衰减速度越慢,渗透率越高,支撑裂缝渗透率受煤粉侵入影响在低排采流速下对流速变化更为敏感,缓慢排采流速下停井对支撑裂缝渗透率伤害更低。煤粉沉积系数越大,煤粉侵入过程中支撑裂缝近端渗透率越小,远端渗透率越大,而弥散系数越大,支撑裂缝远端渗透率越小,裂缝近端渗透率受弥散系数影响极小,煤层气井停井对支撑裂缝近端渗透率伤害更严重。煤粉侵入过程中支撑裂缝近端渗透率衰减速度更快,裂缝远端渗透率衰减速度更缓慢,沉积系数变化对支撑裂缝近端渗透率影响显著,而弥散系数变化对支撑裂缝远端渗透率影响更显著。 展开更多
关键词 水力压裂 支撑裂缝 煤粉 渗透率 停井
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《矿产资源法》的资源属性及其诠释
7
作者 张昊泽 张夏 张遂安 《中国矿业》 北大核心 2025年第S1期1-5,共5页
矿产资源是社会发展的重要物质保障,《矿产资源法》是我国矿产资源保障程度和矿业高质量发展的大法。本文首先阐述了矿产资源国家所有属性,继而从地质、自愿、矿业、经济等角度系统剖析了《矿产资源法》的资源属性,以及其给《矿产资源... 矿产资源是社会发展的重要物质保障,《矿产资源法》是我国矿产资源保障程度和矿业高质量发展的大法。本文首先阐述了矿产资源国家所有属性,继而从地质、自愿、矿业、经济等角度系统剖析了《矿产资源法》的资源属性,以及其给《矿产资源法》带来的问题,包括矿产资源的多样生性与共伴生性、矿产资源赋存规律性与不均衡性、矿产资源的隐蔽性与不确定性、矿产资源的战略性与稀缺性、矿产资源的不可再生性与耗竭性等资源属性问题,本文也试图从资源属性角度给出了一些建议。 展开更多
关键词 《矿产资源法》 国有属性 资源属性 共伴生矿产 开采顺序
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超重力法制备FeS及其Al_(2)O_(3)负载改性后脱汞性能研究
8
作者 吕俊辉 栗秀萍 +1 位作者 于洋 王正恬 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期148-154,共7页
采用撞击流-旋转填料床(IS-RPB)结合共沉淀法获取粒径小且分布均匀的FeS粉体,利用浸渍法对其进行负载型改性得到复合材料FeS/Al_(2)O_(3),并利用其进行脱汞性能探究。利用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪对复合材料的组成和形貌结构进行... 采用撞击流-旋转填料床(IS-RPB)结合共沉淀法获取粒径小且分布均匀的FeS粉体,利用浸渍法对其进行负载型改性得到复合材料FeS/Al_(2)O_(3),并利用其进行脱汞性能探究。利用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪对复合材料的组成和形貌结构进行表征;利用粒度分析仪测试FeS粉体的粒径分布;利用原子吸收分光光度计测试脱汞率,考察吸附剂用量、处理时间、pH、共存离子等对脱汞效果的影响。结果表明,超重力法制备纳米FeS的最佳条件为:c(Fe^(2+))=0.10 mol/L、超重力因子为106.6、撞击初速度为9.43 m/s,此时,得到的FeS的粒径小(D50=91 nm)且分布很窄(68~114 nm)。FeS/Al_(2)O_(3)复合材料的脱汞最佳条件为:pH为6、吸附材料质量浓度为2.0 g/L、处理时间为240 min,此时,脱汞率可达99.96%,最大饱和吸附容量为1 775.9 mg/g,出水质量浓度为0.04 mg/L。 展开更多
关键词 超重力技术 FeS/Al_(2)O_(3) Hg(Ⅱ) 废水
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内蒙古西部沙漠砂支撑力学性能及压裂工程意义
9
作者 陈立超 张典坤 +2 位作者 吕帅锋 肖宇航 王生维 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期137-143,共7页
深层非常规油气压裂裂缝开度小,闭合应力高,资源效益开发对石英砂颗粒的支撑表现提出了更高要求。为摸清强压缩荷载下砂颗粒形变破碎和承载性能演化规律以及主控因素,本工作针对内蒙古西部腾格里、乌兰布和、库布齐沙漠砂,利用自制加载... 深层非常规油气压裂裂缝开度小,闭合应力高,资源效益开发对石英砂颗粒的支撑表现提出了更高要求。为摸清强压缩荷载下砂颗粒形变破碎和承载性能演化规律以及主控因素,本工作针对内蒙古西部腾格里、乌兰布和、库布齐沙漠砂,利用自制加载装置对砂颗粒开展压缩实验,得到加载载荷-位移关系特征,据此分析砂颗粒压缩下的变形破碎规律及支撑表现的演化特征。结果表明:(1)腾格里、乌兰布和、库布齐沙漠砂压缩下位移-载荷曲线包括机械压实阶段、孔隙压缩阶段及弹性变形阶段,三个阶段分别对应砂颗粒的离散状态、点接触状态和面接触状态,随着颗粒接触面积增大其承载能力快速提升;(2)砂颗粒的压实阶段划分及承载能力主要受颗粒粒径和颗粒边界形态的控制,颗粒粒径越小、颗粒边界棱角剧烈,颗粒承载能力更强,其压缩中机械压实阶段和孔隙压缩阶段更短;(3)压缩下细粒砂以矿物面接触形式为主,矿物间接触面积大,力链发育且链长短,协调外部荷载能力强,削弱应力集中,降低砂颗粒破碎率,提升颗粒整体支撑表现,适宜作为深层压裂裂缝充填支撑材料;(4)本工作提出了一种综合颗粒粒径、颗粒边界棱角发育程度的支撑剂评价指标体系,认为圆球度低的棱角发育砂颗粒通过卯榫效应增强整体性,深层裂缝支撑能力更强。 展开更多
关键词 深层压裂裂缝 砂颗粒 压缩作用 颗粒粒度 颗粒形态 支撑表现 内蒙古西部沙漠
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