地应力地温场中煤层气富集区高精度定量预测的力学方法

李志强¹，鲜学福²，黄滚²

1. 河南理工大学 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地2. 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室

摘 要：针对当前我国煤层气富集区预测中预测位置不准、难以定量化描述、精度不高等不足,提出了地应力地温场中煤层气富集区定量预测的力学方法。建立了应力、温度影响下的煤层气压力预测方程、含气量预测方程,预测方程体现了地应力和地温对煤层气压力、含气量、孔隙率的影响,其中,应力和温度通过影响煤层气压力进而影响吸附量,通过影响煤层气压力和孔隙率进而影响游离量,温度还通过影响吸附常数b影响吸附量。以重庆沥鼻峡盐井矿区为研究区,进行了Kaiser声发射原岩应力测试实验、不同温度下的煤体甲烷等温吸附实验和不同埋深的孔隙率测定实验。实验表明,吸附常数a随温度变化不明显,b随温度升高线性减小。以实验为基础,结合现场实测数据和实际地质资料,定量化预测了矿区煤层气含气量分布。以煤层气含量为判别指标,按照富集程度不同,将研究区划分为两级富集区。预测方法克服了以往煤层气富集区预测定性描述、预测不准和精度不高的不足。

关键词：煤层气;富集区;地应力-地温场;预测;