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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

复杂煤层CO2-ECBM的地质主控因素评价及有利区优选

2024-08-08


创新点


以阳泉新景矿区15号煤层分叉合并区为例,结合地球物理方法中的测井约束反演、本征相干、智能蚂蚁和拟声波岩性预测等方法,对目标煤层的厚度、构造、封盖条件等进行了精细表征,获得了研究区复杂煤层CO2-ECBM的地质主控因素,圈定了有利区块。

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复杂煤层CO2-ECBM的地质主控因素评价及有利区优选

作者:师素珍1  2高维旭2刘最亮3  2  3
单位:1.中国矿业大学(北京煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室; 2.中国矿业大学(北京地球科学与测绘工程学院; 3.华阳新材料科技集团有限责任公司

引用格式:师素珍赵康高维旭.复杂煤层 CO-ECBM 的地质主控因素评价及有利区优选[J].绿色矿山,2024,2(2):160-168. 



摘要



为了探索复杂地质条件下非均质性煤层CO2-ECBM实施的可行性以新景矿区15号煤层分叉合并区为例首先利用测井约束波阻抗反演以及时深转换技术对煤层的空间分布特征进行精细刻画随后结合本征相干与智能蚂蚁技术实现断裂的综合预测并对CO2-ECBM地质有利区评价参数(厚度构造封盖条件等)进行阐述

研究结果表明从煤岩厚度角度出发煤储层厚度越大,CO2封存效果越好。15号煤层分叉区厚度较小且存在夹矸煤泥系统的存在导致储层不利于煤层气的采收与CO2封存。15号煤层合并区煤岩厚度相较于分叉区大地质构造相对简单煤层气含量较高从围岩封盖条件出发,15 号煤层合并区顶底发育厚层泥岩与灰岩透气性差有利于 气体大面积长期有效保存属于典型的封闭性构造环境。 对地质构造来讲缓倾斜煤层有助于减 缓 CO逸散速度并使 CO更均匀地扩散到整个煤层中且断裂不发育地区储集效果最佳逆断层 发育地区的储集效果优于正断层发育地区因此优选 15 号煤层合并区倾角小于 10°、断裂不发育 或逆断层发育区块作为CO2-ECBM 潜在实施有利区。 研究有助于推动该技术在类似复杂煤层中 的应用为 CO在复杂煤层中的封存和注采提供依据




引言



全球气候变化问题日益严峻,CO2的大量排放使得环境压力越来越大随着碳达峰碳中和战略 构想的提出,CO2驱煤层气地质封存(CO-Enhanced Coal Bed Methane Recovery,CO2-ECBM) 技术展现了广阔的发展前景作为典型的负碳排放技术通过管道将超临界的CO2注入到密闭地质构造中, CO2在煤层中的吸附能力约是CH42因此可以取代 CH4在煤基质中进行吸附实现CO2长期封存
目前世界范围内很多国家都在进行CO2-ECBM先导性试验。1995 美国在圣胡安盆地率先开展了CO2-ECBM现场试验成功实现了煤层气 的有效开采。1997 加拿大向Mannville煤层中注入N2CO2的混合气体证实了向煤层中注入CO2有利于提高煤层气产量。 随后荷兰日本、 波兰等地相继开展了CO2-ECBM实验并取得一定成效相较于其他国家中国在CO2驱煤层气地质 封存技术上起步较晚。2002 中国首次在山西沁 水盆地进行了提高煤层气采收的先导性试验和深部 煤层的 CO注入试验随后于 2010 、2013年在该盆地进行多次尝试初步证实了CO2注入煤层可提 高煤层气甲烷采出率并有效封存CO显示出良好的 埋藏潜力和增产前景。 考虑到中国煤炭资源丰 富煤层分布广泛以及亟待解决的环境问题实施CO2-ECBM技术不仅能够有效改善煤层的渗透性, 提高煤层气的开采率并且通过CO2替代煤层中原有的CH可实现对CO2的长期封存



部分图片


图 1  煤层 CO地质封存与煤层气开采示意


图 2  新景矿井田构造示意


图 3  声波与密度交会


图 4 3-185 井波阻抗反演剖面


图 5 15 号上煤层及 15 号下煤层厚度






作者简介


师素珍,女,1983121日生,山西晋中人,教授、博士生导师。在国内外期刊上发表学术论文50余篇,出版专著1部;获省部级科技进步一等奖6项,二等奖4项,三等奖3项,获2021煤炭青年科技奖,2022绿色矿山青年科技奖。担任Advances in Geo-energy ResearchApplied Geophysics、《煤田地质与勘探》和《绿色矿山》等期刊的编委。电子邮件ssz@cumtb.edu.cn


  责任编辑:宫在芹

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