本期推送中国矿业大学桑树勋教授发表于《煤炭学报》第7期的文章。为方便大家深入了解本文内容,《煤炭学报》邀请桑树勋教授通过视频对相关成果进行了详解。

文章信息为:

桑树勋,周效志,刘世奇,等.应力释放构造煤煤层气开发理论与关键技术研究进展[J].煤炭学报,2020,45(7):2531-2543.

视频解析

创新点

(1)发展构建了应力释放煤层气开发理论技术基础,阐明了水平井造洞穴应力释放构造煤原位煤层气开发的工程原理。

(2)探索建立了构造煤储层应力释放与煤层气解吸扩散关系模型,揭示了应力释放构造煤煤层气开发煤储层渗透率变化规律。

(3)研发形成了构造煤储层大口径水平井双向往复式钻进+多级扩孔+复杂循环钻井液成井、水平井泵注+喷射诱导控制造洞穴应力释放与储层激励、气/水/高浓度煤粉混合物直井射流泵+配套井底装置组合高效举升、产出物地面高效重力分离+回收+水循环、应力释放煤层气开发装置(装备)数据采集和系统控制等应力释放构造煤原位煤层气开发关键技术。

作者简介

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桑树勋,男,1967年11月8日生,河北滦南人,教授(二级),博士生导师,中国矿业大学低碳能源研究院院长。荣获第九届青年地质科技奖银锤奖,获教育部自然科学奖1等奖等省部级和行业科技奖励9项。主持国家重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划课题、教育部重大科学技术项目等国家及省部级项目20余项。授权国家发明专利19项,出版学术专著11部,发表学术论文300余篇。先后入选教育部新世纪优秀人才支持计划、江苏省“333高层次人才培养工程”中青年科技带头人等。

研究方向

煤层气、页岩气、煤系气勘探与开发;煤矿瓦斯地面井抽采与减排,CO2地质封存;沉积地质与能源地质;生态地质与环境地球化学

主要成果在非常规天然气(煤层气/页岩气)开发地质与开发工程、二氧化碳地质封存等领域开展了大量探索性研究工作,取得多项创新性成果:探索并形成了高阶煤煤层气井提产增效地质理论与地质适配性工程技术;构建了二氧化碳地质存储与煤层气强化开发有效性评价理论方法;建立了以华北山西组和华南龙潭组为代表的煤系叠合型气藏成藏与开发地质模式;探索并拓展了煤矿区卸压煤层气资源勘查开发与地面井瓦斯治理技术;开拓了水平井造洞穴应力释放构造煤原位煤层气高效开发研究新领域及其理论技术,积极探索深部煤层气高效开发储层微裂缝改造新技术。所取得的创新性成果,为我国低渗、深部、构造煤等复杂地质条件煤层气高效勘探开发和深部煤层二氧化碳地质封存提供了重要理论与技术支持。在页岩气勘探开发、地层原生环境质量地质评价、煤的可洁净综合利用特性地质评价、生活垃圾地质填埋与生物气资源化、成煤环境与成煤理论等领域也取得了重要成果。

摘 要

构造煤煤层气高效开发是我国煤层气资源禀赋的选择,构造煤储层与煤层气赋存特征决定了疏水降压煤层气开发理论技术不再适合构造煤储层,应力释放(原位)煤层气开发理论技术是新的技术方向,有望将构造煤煤储层从煤层气开发禁区变为新领域,同时也有望成为煤矿煤与瓦斯突出治理、煤矿区甲烷温室气体减排的治本之策。

依托国家重大科研仪器研制项目,以应力释放构造煤煤层气开发关键实验平台和工程装备原理机为基本定位,以开发理论创新、技术原理探索为先导,以装置、装备及其工艺技术为研究核心,应力释放构造煤煤层气开发理论技术研究取得重要和实质性进展。

探索构建了应力释放煤层气开发理论技术基础,阐明了水平井造洞穴应力释放构造煤原位煤层气开发的工程原理。水平井造洞穴应力释放构造煤原位煤层气开发模拟试验系统已完成设计进入加工阶段,系列配套基础实验取得了重要数据;探索建立了构造煤储层应力释放与煤层气解吸扩散关系模型;揭示了应力释放构造煤煤层气开发煤储层渗透率变化规律。

研发形成了构造煤储层大口径水平井双向往复式钻进+多级扩孔+复杂循环钻井液成井、水平井泵注+喷射诱导控制造洞穴应力释放与储层激励、气/水/高浓度煤粉混合物直井射流泵+配套井底装置组合高效举升、产出物地面高效重力分离+回收+水循环、煤层气应力释放开发装置(装备) 数据采集和控制系统等应力释放构造煤煤层气开发关键技术。

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中国构造煤储层分布(改自文献[18-20])

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煤层气应力释放开发产出原理示意

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煤矿采动区应力释放煤层气地面井抽采原理示意(改自文献[34-35,37])

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裸眼洞穴完井技术示意

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水平井造洞穴应力释放构造煤煤层气开发技术原理示意

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8,13和18MPa—型煤柱样分别在8,13和18MPa围压条件下吸附12h后解吸;18-13,18-8和18-5MPa—样品在18MPa围压下吸附12h后再将围压分别降低到13,8和5MPa解吸

应力释放与煤层气解吸关系

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淮南煤样应力释放与渗透率关系

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构造煤钻进与多级扩孔物理试验模拟实验平台

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应力释放构造煤煤层气开发模拟试验装置监控系统

来源:

桑树勋,周效志,刘世奇,等.应力释放构造煤煤层气开发理论与关键技术研究进展[J]. 煤炭学报,2020,45(7):2531-2543.

SANG Shuxun,ZHOU Xiaozhi,LIU Shiqi,et al. Research advances in theory and technology of the stress release applied extraction of coalbed methane from tectonically deformed coals[J]. Journal of China Coal Society,2020,45(7):2531-2543.

责任编辑:韩晋平编辑整理:郭晓炜审 核常琛

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