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西北地区煤与煤层气协同勘查 与开发的地质关键技术

发布时间:2021-10-21     浏览:37

研发出沙漠、戈壁、雪域、冻土地区遥感调查与填图技术

在干旱缺水的西北矿区发现了具有开发潜力的地下水资源

完成单位:中国煤炭地质总局、神华新疆能源有限责任公司、新疆维吾尔自治区煤田地质局、中国矿业大学、中国中煤能源股份有限公司新疆分公司、中国地质大学(北京)、北京万普隆能源技术有限公司。

主要成果:针对影响煤炭与煤层气开发的关键地质问题,攻克了制约六盘山以西、昆仑山以北的西北地区煤炭与煤层气资源协同勘查与开发的地质关键技术、矿井隐蔽致灾地质因素精细探测技术,取得了煤炭、煤层气及地下水资源勘查与开发的重要突破,有力支撑了国家第十四个大型煤炭基地建设,对促进边疆地区经济社会发展、“一带一路”建设等意义重大。

该项目荣获国家科技进步二等奖1项、省部级科学技术一等奖5项;获发明专利27项、实用新型专利35项,制定标准4项,出版专著10部,发表论文120余篇;培养博士研究生17名、硕士研究生42名。

一、研究背景及研究思路

煤炭作为主体能源在长时间内不会改变,但东部煤炭未来20年将基本开发殆尽。西北地区煤炭资源量占全国的40%,煤层气占30%,是国家规划煤炭开发战略西移的承接地区,也是国家“一带一路”建设重要地区,其中新疆已成为国家第十四个大型煤炭基地建设区。项目研究对保障关键战略需求意义重大。

研究背景:西北地区存在影响煤炭与煤层气开发的关键问题。一是资源家底不清。2008年以前,勘查工作主要集中于浅部地区,在隐伏区煤层、煤层气(瓦斯)、地下水(害)的勘探程度极低,深部地质情况不明。二是开发规模小。煤炭开发主要集中于浅部地带,为中小型矿井,资源开发规模小,未开展煤层气勘探开发。三是地质勘查手段落后。一方面由于沙漠、戈壁、雪域等地貌条件复杂,勘查难度大;另一方面由于勘查手段落后,没有开展煤、气、水资源协同勘查,缺乏对矿井隐蔽致灾地质因素的探测与研究,勘查能力不能适应煤炭工业发展的要求。

为解决上述问题,该项目确立了拟攻关的5个科学问题,开展了13项重要研究,历时10年攻关,取得了对西北地区煤与煤层气协同勘查与开发地质关键技术的重要突破。

二、创新点及相关技术内容

创新点一:研发出空天地一体化的煤、气、水资源协同勘查与矿井隐蔽致灾地质因素精准探测技术

1.研发出沙漠、戈壁、雪域、冻土地区遥感调查与填图技术

2.研发出西北地区复杂地貌地质条件高精度三维地震探测技术

3.发明了小口径精准测井技术与装备

创新点二:创立了西北地区低煤阶煤层气勘查开发理论与技术

1.建立了低煤阶煤层气三相态含气量预测理论与评价技术

2.研发出垂直于急倾斜特厚煤层的变轨迹精准钻井技术

3.发明了六阶段、三节点、两控制的排采技术及智能排采系统

4.阜康白杨河区块煤层气开发利用先导性示范工程入选2016年十大地质科技进展,取得我国低阶煤储层煤层气开发突破

创新点三:创建了西北含盐高孔隙含水层流场参数演化理论与勘查技术

1.阐明了受补给距离与断裂构造控制的雪融水补给的地下水赋存及控水机制

2.揭示了松散沙层结构下的矿井突水溃沙致灾机制

3.首创了含盐高孔弱渗含水层的地下水勘查及水资源评价技术

4.在干旱缺水的西北矿区发现了具有开发潜力的地下水资源

大南湖矿区侏罗系砂岩含水层,具有4.39亿立方米地下水静储量;三塘湖矿区侏罗系砂岩含水层,预计可开采地下水量为455.5万立方米/年;柯尔碱矿区第四系松散含水层,预计可开采地下水量为930万立方米/年。

创新点四:创建了陆相层序格架与挤压构造相互作用下的控煤、控气、控水理论与资源评价技术

1.首创了陆相层序地层格架下聚煤作用理论和湖侵体系域厚煤层聚集模式

2.形成了对煤盆地构造格架的全新认识

3.创建了四大类型18种构造样式的控煤、控气、控水模式

创新点五:创建了构造与地下水双重要素约束下的煤与煤层气资源开发模式

1.建立了绿色矿山区块评价技术体系

2.构建了构造与地下水双重要素约束下5类9型煤与煤层气开发模式

阜康白杨河区块煤层气开发利用先导性示范工程


项目主要技术经济指标:获发明专利27件,实用新型专利35件,软件著作权23件;制定国家标准及行业标准4项;出版专著10部,发表论文121篇,其中SCI、EI检索32篇;获省部级科学技术一等奖5项;获中国地质学会十大地质科技进展1项;获中国煤炭工业协会特、优地质报告12项,新发现资源奖13项。

三、应用推广和经济社会效益

1.项目成果推广应用

在新疆、青海、宁夏等西北地区85%以上的煤田地勘及煤炭和煤层气生产企业得到广泛推广应用;在阿富汗、巴基斯坦等“一带一路”沿线国家的煤田勘探工作中得到应用;在山西、陕西、河南等煤矿精细勘探和矿山救援中得到广泛应用。

2.应用效果

估算出2000米以浅预测煤炭资源量1.78万亿吨,摸清了家底;新发现26个煤田,其中包括三塘湖、三道岭等8个百亿吨级特大型煤田;新发现探明1000米以浅煤炭资源储量1325亿吨,探明率由不足20%提高至45%以上;在青海新发现并探明储量36亿吨,在南疆缺煤地区找煤5亿吨,实现新突破。

评价煤层气资源量7.8万亿立方米,建成年产能3000万立方米的白杨河煤层气开发利用先导示范工程。

大南湖矿区发现地下水静储量4.39亿立方米,三塘湖、柯尔碱矿区发现了1300万立方米/年的可开发地下水资源。

3.经济效益

完成单位和部分主要应用单位应用本项目成果近3年,新增销售额40.59亿元、新增利润5.9亿元。

2012年,新疆维吾尔自治区政府对项目完成的三塘湖勘探约130亿吨煤炭资源储量进行拍卖,财政直接收入320亿元,已用于改善新疆民生。

4.社会效益

创建的煤、气、水资源协同勘查和隐蔽致灾地质因素探测技术体系,实现了从煤炭资源勘查到煤矿开发全过程的地质技术创新,对支撑煤矿安全高效开采与绿色矿山建设、促进行业科技进步、保障国家能源安全具有重大意义。

(1)践行国家“一带一路”倡议,为沿线国家煤炭勘查与开发提供地质保障。

(2)保障了国家煤炭工业战略西移和国家第十四个大型煤炭基地建设。

(3)实现了我国低煤阶储层煤层气勘探开发的突破,建成了阜康白杨河煤层气开发利用先导性示范工程。

(4)在西北严重干旱贫水矿区发现了具有开发潜力地下水资源,为民生与煤炭开发提供了水资源保障。

(5)制定国标、行标4项,促进了煤、煤层气、地下水勘查等方面的技术进步。

(6)建成国土资源部“煤炭与煤层气地质科技创新团队”,培养博士、硕士59名。

小口径测井仪在蒙古国胡硕图煤田勘探中得到应用



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