期刊名称: 《中国煤炭地质》 创办日期: 1989年
主管单位:国务院国有资产监督管理委员会
主办单位: 中国煤炭地质总局 主编:谢志清 刊期:月刊 出版地:北京市 国内统一刊号(CN): 10-1364/TD 国际标准刊号(ISSN):1674-1803
借助Web of Science期刊全文数据库,系统地检索了近五年关于煤炭地下气化的外文文献,共计150余篇。基于这150余篇论文的研究内容及分布特征,归纳了近期国外关于煤炭地下气化的发展现状及研究内容,探讨了煤炭地下气化的不足及理论研究内容。研究结果表明:(1)国外煤炭地下气化论文数量近五年呈现下降趋势,说明煤炭地下气化技术大规模商业化发展仍需要一定时间。其中印度和波兰两个国家的论文数量远超过其他国家,说明这两个国家对煤炭地下气化技术比较关注。(2)近五年国外研究主要倾向于建立气化模型、样品实验研究、气化污染处理、气化工艺改进及地质风险评价等方面。关于实地开展气化项目研究内容较少。(3)煤炭地下气化技术是一种包含物理和化学变化的复杂工艺,现阶段均为单一模块研究,之后随着技术创新并将地面、地下及控制等方面结合,会将煤炭地下气化向商业化发展推进。煤炭地下气化制氢及深部煤层煤炭地下气化是未来的重要发展方向。
利用克里格插值法、地质统计法等方法,通过CGIS、SPSS等软件对可采煤层煤质数据进行了分析研究,结果表明:各煤层以低全水分、低灰分、中高挥发分、低固定碳、低硫、中氟煤、高热值为主;全水分东北高西南低;灰分上部煤层高于下部煤层,在平面上中部低,东西两侧高;挥发分上部煤层高于下部煤层;固定碳上部煤层低于下部煤层,在平面上西南高东北低;硫分上部煤层高于下部煤层,平面上东北高西南低;氟含量上部煤层低于下部煤层,在平面上西南区域高于其他区域;低位发热量上部煤层低于下部煤层,西南部区域低于其他区域;原煤灰分与固定碳和低位发热量为极强负相关,固定碳与低位发热量为极强正相关,挥发分与固定碳为强负相关。
为了研究原位裂解过程中不同规模井组温度场和生烃量的差异,分别对六边形井组数量为7个、19个、37个和61个四种情况油页岩原位开采生产模型进行了建模,以吉林省扶余县油页岩开采试验区为试点区,在使用ANSYS软件的Mesh模块对模型进行加密网格化的基础上,使用Fluent进行了流体场和温度场模拟;通过求解化学反应动力学方程组进行了油页岩生烃过程模拟,并进行了不同井间距、注气速率和双裂缝间距情况下的模拟。模拟结果表明,大规模油页岩原位开采过程中油页岩生烃主要分为三个阶段,即快速生烃阶段(注热前500d)、缓慢生烃阶段(注热500~1 500d)和平稳阶段(注热1 500~3 000d)。增加井组数量可以提高热烟气对中心加热区域的热利用效率。但增加井组数量对单井组生烃量和能源回报率的增幅逐步减小,当井组数量从37个增加到61个时,加热为3 000d时的单井组生烃量增率小于3.1%,能源回报率增率小于8.7%,因此进行油页岩原位开采时选取37个或37以上的井组数量为获得高能源回报率的最佳方案。在61个井组条件下,不同开采参数模型达到最大能源回报率的开采参数为井间距30m、注气速率12m/s和裂缝间距1m,在该开采参数条件下获得最大能源回报率需要进行600~750d的持续注热。
我国沁水盆地发育多套富有机质泥页岩,是煤系气勘探的有利目标层系。以山西武乡地区ZK-42井钻遇泥页岩为研究对象,利用X射线衍射、扫描电镜、总有机碳含量测试、泥页岩含气量测定等测试方法,系统研究了太原组泥页岩的空间展布、矿物组成和储层物性特征,评价了煤系泥页岩勘探潜力。结果表明:(1)矿物组分以黏土矿物和石英为主,黏土矿物质量分数平均为52.8%,主要为伊/蒙混层,石英质量分数平均为26.2%。(2)有机质类型属于Ⅲ型干酪根,具有较强的生气潜力;有机质丰度TOC含量为1.9%~4.8%,平均为2.84%;R_o为1.9%~2.9%,平均为2.48%,处于过成熟干气阶段,该区有机质整体成熟度较高。(3)储层物性特征,泥页岩储层孔隙度总体较低,平均为4.34%;渗透率为0.000 123 96~0.009 361 3mD,平均为0.003 935mD;泥页岩实测总含气量较小,为0.35~0.60m~3/t,平均为0.47m~3/t。(4)本区煤系气勘探建议以太原组15~#煤层为主,泥页岩可作为辅助气源补充,采用煤层与泥页岩合层压裂开采方式,进行煤系气资源的综合开发利用。
为科学合理利用六盘山西麓泥炭质土,发挥其科研等经济社会生态价值,在六盘山西麓泥炭地质调查取得的成果基础上,对该区泥炭质土形成的现代自然条件、分布特征、成因类型及理化性质展开研究,同时采用该区泥炭质土的孢粉测试数据进行系统分析,重点研究了该区全新世不同时期古植物群落发展状况及其对应的古地理环境。发现该区泥炭质土不仅可用作土壤改良材料及饲料添加剂,而且在古地理环境记录方面具有巨大的潜在科研价值,认为该区泥炭质土应以科学研究作为其主要研究方向,并加以保护。
干热岩资源作为地热资源的重要赋存形式,属于新兴地热能源,因其能量巨大、分布广泛、清洁低碳、热能稳定持续的优点被看作是极具开发前景的战略性接替能源。在“双碳”背景下,开发干热岩地热能在调整能源结构、完善清洁能源供给体系和推进生态文明建设方面具有重大现实及战略意义,干热岩资源勘查是其开发利用深度与广度的前提和基础。在论述我国干热岩资源分布概况和现有开展的勘探工程成果的基础上,阐述了目前常用于干热岩资源勘查的遥感、地球物理、地球化学技术的机理、研究进展及优缺点,单一勘查技术均有一定的局限性和适用性,提出了今后应从加强地热勘查技术综合应用、新勘查技术开发研究、高精度探测设备研制等方面开展攻关研究,从而提升干热岩资源勘查与评价程度和精度,以期对我国未来干热岩资源勘查及开发利用提供技术参考和借鉴,为促进我国节能减排、能源结构调整以及缓解能源资源压力提供支撑。
木里矿区露天煤矿山的开挖对天然冻土层造成破坏,形成的采坑、渣山及积水等直接影响了多年冻土层的特性,对矿区周边水源涵养及生态功能造成不利影响。在矿山环境修复治理中冻土层的修复是面临的主要问题之一。木里矿区修复治理作为我国在高原高寒生态功能脆弱区实施的首例大型矿山修复治理工程,在分析冻土层原始形态和破坏情况的基础上,通过系统分析、探测监测及试验等方法,构建了冻土层回填、活动场再造和冻土层保护三大结构层。冻土层重构技术在聚乎更四号矿井现场应用,取得了良好的冻土层修复和植被复绿效果。
煤炭实验室服务于煤炭生产、加工、利用等环节,在测试过程中会产生大量二氧化碳排放。煤炭实验室宜采用排放因子法计算碳排放量,该方法不仅可以简化核算过程,而且便于与其他行业碳排放量进行横向对比;煤炭实验室中二氧化碳排放源主要来源包括:煤炭燃烧排放、碳酸盐实验分解排放、实验压缩气体排放、购入的电力产生的排放;阐述了煤炭实验室4种主要碳排放源的碳排放因子和活动数据计算方法,进行了煤炭实验室碳排放分析和研究。
工业能源消费碳排放研究对指导区域CO_2减排和优化碳达峰路径至关重要,选取1995—2021年淮海经济区徐州市的统计年鉴数据,通过TAPIO脱钩模型、STIRPAT模型和SPSS分析软件研究了徐州市规模以上工业企业能源消费CO_2排放量与经济增长之间的脱钩关系,构建了工业能源消费CO_2排放量预测模型以及预测了2022—2030年不同情景下CO_2排放量。结果表明:徐州市规模以上工业企业能源消费CO_2排放量呈先缓慢上升、后快速上升,最后保持稳定的趋势,工业能源消费CO_2排放量从1995年的2 596.18万t增长到2021年的9 050.43万t,年增长率约为11.11%。徐州市工业能源消费CO_2排放量与经济发展之间以弱脱钩和强脱钩为主。基准情景下,2030年徐州市规模以上工业企业能源消费CO_2排放量为12 409.25万t,产业结构优化情景下,徐州市达峰时工业CO_2排放量为11 855.19万t,能源结构优化情景下,2030年工业CO_2排放量为10 754.78万t,多要素优化情景下,到2030年工业企业能源消费碳排放量为10 274.59万t。同时,指出加速产业结构升级、发展战略性新兴产业,加快能源结构机制改革,大力发展清洁能源,稳步推进区域“双碳”目标的实现。
为了研究“孤石”、溶洞、地下管线等城市不良地质体的高效高分辨率综合勘察技术,尝试采用纵横波综合地震方法。在标准试验场地进行了三维高密度主被动源综合地震数据采集,分析研究纵横波高分辨率处理、背景噪声成像反演地下三维速度模型、纵横波综合地质解释,探索了不良地质体的综合地震探测技术。结果表明:三维高密度纵横波联合地震勘探对试验场地的地下管线有较好的反应,在纵波剖面上表现为系列清晰的绕射波,SH波剖面上管线区域能量变弱,并且对浅层界面分层刻画得更细致,高密度纵横波综合地震勘探是探测浅层地质异常体的有效手段。
三维地质建模是煤田勘探适应煤炭开采绿色、精细、透明、智慧转型的必然选择。煤田地质勘探的成果是地质报告,其对煤层及其围岩空间形态的表达形式是二维图件,电子版的二维图件是构建煤田勘探区的三维地质模型的上佳数据源。本文讨论用AutoCAD/MapGIS制作的二维图件构建勘探区三维地质模型的原理、方法和软件设计思路。分析了煤田三维建模与通用三维地质建模的共性、特点与难点;讨论了三维地质建模软件中三维地质曲面的表达方式,指出虽然等高线方式在煤田勘探中有着独特的优势,但不规则三角网仍是煤田三维建模软件的标配;讨论了电子版二维煤层底板等高线图中断面交线、陷落柱边界线、煤层尖灭线等二维线要素获取高程,升维为三维曲线的方法;分析了本软件独创的半自动分区构建曲面片边界环的方法,即由用户鼠标点击选择线要素构建曲面片的外边界环;讨论了曲面片外边界环内的限定三角剖分;探讨了山脊线/沟谷线的自动提取、断层面的构建、地层体的构建、勘探线剖面图由二维转三维的方法。上述思路与方法在“煤田勘探三维建模平台”软件中得到了初步实现,并应用于宁夏、山西、青海等多个煤田勘探区数据的三维建模实践。
随着测井行业新的解释方法和计算模型的出现,以及测井行业资料库数字化转型新需求,老旧纸质版测井资料的重新利用就具有了较高的社会价值。为了实现纸质版测井资料的重新利用,则需要将纸质版测井曲线录入测井数据库,如何将扫描后的测井曲线录入专业的数据库成为纸质版测井资料重新利用的关键环节。以CLogDraw测井解释软件为例,对纸质版测井曲线录入,并进行探索和分析,总结出一套纸质版测井曲线录入CLogDraw数据库的方法。经过验证,该方法效率较高,提取的测井数据质量较高,与纸质曲线标注的数值之间偏差较小。