基于煤系气共探共采示范工程,分析了黔西松河井田龙潭煤系煤层气-致密气赋存特征及开发条件,探讨了煤系气共探共采的适配性技术工艺。研究表明:井田煤系气主要赋存于龙潭煤系多个煤层及临近细砂岩、粉砂岩中,具备多煤层共采、煤系气共采的资源及开发条件。煤储层具有高温、超压、高含气量、含气高-过饱和的特点,适宜进行煤层气地面开发;但在区域高地应力背景下,裂隙闭合、矿物充填等原因导致储层原始渗透性差,煤系气地面开发需进行储层改造。气测录井、裸眼综合测井及含气层综合评价是井田煤系气共探共采中发现、认识、评价含气层及产气层段优选的关键技术,可为煤系气共探共采方案制定提供依据。在丛式井组开发模式下,"小层射孔、组段压裂、合层排采"系列工艺与井田地形地质条件相匹配,可显著提高多煤层共采、煤系气共探共采的工程效果。

基于黔西比德—三塘盆地12口煤层气井产出水样品的常规离子测试,揭示该区产出水离子动态特征及其对产能与层间干扰的指示意义:基于R型聚类分析,对离子类别进行了分类并探讨了其意义;比德向斜Z-6,Z-7,Z-10井为压裂液污染井,Cl-,Na+,Br-浓度呈异常高特点;随排采的进行,K+,Ca2+,Mg2+,Si4+等离子浓度呈增加趋势,SO42-呈降低趋势,反映产出水封闭性增强;提取Cl-+Na+离子浓度作为判识合排井层间干扰程度与产能效果的典型指标,高产井介于833.181 768.26 mg/L,平均1 321.55 mg/L,低产井介于259.22519.4 mg/L,平均380.72 mg/L,高产井产出水Cl-+Na+离子浓度显著高于低产井,阈值介于600800 mg/L,揭示产出水封闭性越强,越有利于煤层气高产,初步建立了基于产出水Cl-,Na+离子浓度的多层合排井层间干扰判识模板。结合排采层位,上部含气系统与中、下部含气系统共采兼容性差,建议今后优先开发中、下部含气系统。

基于17个钻孔和4个探槽的煤层数据及11个勘查区600多个煤芯解吸资料,以0.3 m作为单一煤层厚度的统计下限,采用煤层层数、煤层间距、煤层总厚度来表征黔西比德-三塘盆地煤层群的特征,探讨了各参数之间的相关关系,及煤层层数等值线、煤层间距等值线与煤层甲烷含量等值线之间的空间叠置特征。结果显示:煤层层数越多,煤层间距就越小,煤层厚度就越大,它们之间具有很好的乘幂关系。同时发现煤层层数等值线、煤层间距等值线与煤层甲烷含量等值线分布在空间上高度吻合;在煤层甲烷富集区,甲烷浓度高的区域煤层层数最多,煤层间距最小。由此进一步说明,在煤层群发育区,煤层间距小、砂泥比低、整体煤岩封闭性好导致的煤层之间"叠加"封闭,是煤层气保存的有利条件。

黔西地区煤层气资源丰富,但赋存条件复杂,开发难度较大。基于该区煤层气井注入-压降试井数据,重新厘定了本区煤储层渗透率划分方案,分析了地应力及其控制下渗透率、压力系统、气藏类型的空间分异特征,探讨了地应力的控藏效应及其对煤层气开发的启示:区域上,六盘水煤田地应力显著高于织纳煤田,煤储层渗透率为中低渗—低渗水平,异常超压发育,具有"应力封闭"特征,而织纳煤田煤储层渗透率为中渗—中低渗水平,以欠压状态为主,表现为"压力驱动"特点,可实现压降自由传递;垂向上,300 m和600 m为黔西地区地应力的转换深度,也是控制煤层气成藏特征的临界埋深线,300 m以浅以水平应力为主导,300~600 m水平应力与垂直应力共同作用,异常高压发育,600 m以深以垂直应力占主导。600 m以浅有利于统一流体压力系统的发育,以深有利于多层叠置流体压力系统的形成,并使气藏资源类型由"压力驱动型"向"应力封闭型"转变;基于成藏要素的台阶式跃变特征和多层次模糊综合评价,推测300~600 m为本区煤层气勘探开发的黄金带,织纳煤田高产井产层普遍位于该深度范围。

黔西是我国南方煤层气资源最为丰富的地区,客观认识多层叠置含煤层气系统控制下的煤层群有效排水降压和有序开发方法,是实现该区煤层气高效开发的关键。笔者以黔西织纳煤田肥田区块为研究对象,精细分析了含煤地层水文地质条件以及垂向上不同层段开发条件的差异性,基于抽水试验数据提取了视储层压力、压力梯度、单位涌水量、渗透系数、影响半径等有用信息,比较了不同层段水文地质条件在三维空间上的差异,采用模糊数学综合评判法建立了煤层气开发优先度评价因子,据此对不同层段煤层气开发潜力和开发顺序进行了探讨。认为肥二井田和肥三井田总体开发条件优于肥一井田,其中肥二中煤组、肥三上煤组和中煤组是较有利开发层段,各层段递进开发顺序为:肥三井田上段→肥二井田中段→肥三井田中段→肥三井田下段→肥二井田下段→肥二井田上段→肥一井田上段/中段→肥一井田下段。

为了研究黔阳煤矿采动对该地区地表变形的影响,收集了"纳雍县聂家寨黔阳煤矿采掘活动影响鉴定报告"和"贵州省纳雍煤矿区聂家寨井田黔阳煤矿勘查地质报告",现场调查了受采动影响的地表变形破坏情况。选择具有代表性的地质剖面作为数值计算剖面,采用离散元程序UDEC数值分析11200、11201、11401、11501、11203、11403、11503工作面开采后上覆岩层及地表的变形破坏情况。通过对比分析得出,每个区段首采煤层首采工作面(11201、11203)的开采对覆岩及地表的变形破坏影响最大。

为探讨龙泉煤层气田产甲烷菌群降解烟煤产甲烷的潜力，研究富集并驯化了龙泉煤层气田产甲烷菌群；以龙泉矿烟煤为母质，开展产甲烷菌群降解煤产气的实验室研究以及中试研究。结果表明，龙泉煤层产甲烷菌群经富集驯化后，降解烟煤产甲烷的浓度由8.2%上升至19%，且产气周期缩短。中试试验中，产甲烷浓度最高达27.06%，产甲烷速率达0.159 mL/(g·d)；且在中试发酵产气的衰退期，向发酵罐内添加酵母粉、氮源、磷盐、镁盐、维生素、微量元素，可重新激活产甲烷菌群的活性，使其降解烟煤产甲烷的浓度回升。由此可见，富集驯化龙泉煤层产甲烷菌群可显著提高其降解烟煤产甲烷的能力；在发酵产气衰退期补加营养物质，可以活化产甲烷菌群，恢复其降解烟煤产甲烷的能力。

为解决高瓦斯矿井采掘衔接紧张问题,利用千米定向钻机在本煤层施工定向钻孔,根据其技术原理,配备合理的钻孔参数,在山西王家岭煤业有限公司18101工作面本煤层抽放中取得了显著的效果。

分析了松软煤层钻孔失稳变形的机理,结合鑫顺矿15#煤层的地质特点,提出了千米钻机在松软煤层的综合成孔技术。研究结果显示:在松软煤层利用综合成孔技术,千米钻机的开孔深度可达1 200 m,千米钻孔的百米钻孔流量是短钻孔百米钻孔流量的6倍。表明综合成孔技术能够保证千米钻机在松软煤层的顺利使用,有效防止钻孔失稳破坏,提高成孔率。

余吾煤业主采的3#煤层为松软煤层,普通钻机在打钻过程中钻进深度短、抽采纯量低而且经常发生塌孔、掉钻现象,为此余吾煤业引进了澳大利亚威利朗沃公司生产的VLD-1000型千米定向钻机对本煤层进行采前预抽和掘前预抽。通过对千米钻机在S1206进风顺槽长距离煤孔的施工情况和抽采效果分析,总结了千米钻机的技术优点及改进措施,为解决余吾煤业的松软煤层瓦斯治理难题提供了一种节约高效的方法。