煤田地质与勘探

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夏玉成, 王佟, 王传涛, 韦忙忙

2016, 44(2): 1-7. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.001

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摘要:
新疆早-中侏罗世同沉积（期）构造活动自始至终与聚煤作用相伴，并直接影响含煤地层发育程度和煤层的原生厚度及结构。该期同沉积构造活动受特提斯-喜马拉雅地球动力学体系控制，其主要活动方式表现为同沉积逆冲断层和同沉积正断层，从而造成聚煤盆地基底沉降速度与幅度的明显差异。在其控制下，聚煤盆地的沉积中心和赋煤中心有自西向东、由南向北迁移的趋势；从含煤区尺度进行比较，聚煤强度与盆地基底总体沉降幅度呈负相关关系；从含煤盆地或煤田尺度进行比较，聚煤强度与盆地基底沉降速度之间的关系分别表现为正相关型、抛物线型及负相关型。

川东金刚矿区须家河组层序-古地理及聚煤特征

周倩羽, 邵龙义, 陈照雄, 李明彬, 李浩然

2016, 44(2): 8-13. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.002

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摘要:
利用钻孔岩心、野外露头、测井等资料，对四川盆地东部金刚矿区上三叠统须家河组层序-古地理及聚煤特征进行研究。根据地层颜色突变面、河流下切谷冲刷面以及沉积相转换面3种典型层序界面，将研究区须家河组划分为4个三级层序，其中层序III对应须家河组四段和五段，层序IV对应须家河组六段和七段，以三级层序为作图单元，恢复了各层序的古地理格局，主要的古地理单元为曲流河和河流三角洲，物源为东南侧的江南古陆；层序IV的聚煤作用明显优于层序III，湖侵体系域更有利于成煤；层序III的煤层多发育在下三角洲平原分流间湾沉积中，层序IV的煤层主要发育于曲流河的岸后沼泽。

基于SAGA-FCM的煤与瓦斯突出预测方法

李心杰, 贾进章, 李兵

2016, 44(2): 14-18. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.003

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摘要:
为提高模糊C-均值聚类（Fuzzy C-Means Clustering Algorithm，FCM）算法在煤与瓦斯突出预测中的准确度，提出一种将模拟退火算法（Simulated Annealing Algorithm，SA）与遗传算法（Genetic Algorithm，GA）相结合用于模糊C-均值聚类分析的煤与瓦斯突出预测方法。该方法综合了模拟退火算法全局搜索、高精度的优点和遗传算法强大的空间搜索能力，将经遗传模拟退火算法优化后的初始值赋给FCM，避免了由于聚类中心初始值选择不当造成FCM算法收敛到局部极小点上。结合典型突出矿井数据进行分析，结果表明：遗传模拟退火算法优化后的FCM算法较单一，预测准确度高。

基于灰熵法的深部煤层瓦斯含量影响因素分析及预测

周鑫隆, 汤静, 石必明, 吕辰

2016, 44(2): 19-23,28. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.004

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摘要:
为了提高深部煤层瓦斯含量的预测精度，提出了采用灰熵分析法对瓦斯含量影响因素进行研究，以潘三矿深部11-2煤层为例，根据灰熵关联度的大小选取不同的影响因素分别建立了GM（1，3）、GM（1，4）和GM（1，5）预测模型，依据精度检验结果选择精度更高的瓦斯预测模型。研究结果表明，影响潘三矿深部11-2煤层瓦斯含量的因素重要程度从大到小依次为：主断层距离、煤层埋深、煤厚、顶板砂泥比、煤层倾角。由此建立的3个模型的预测精度都在合格以上，其中GM（1，4）模型预测精度达到了1级，平均相对误差为5.063 6%，可采用该模型对11-2煤层瓦斯含量进行预测，为深部煤与瓦斯安全高效开采提供可靠依据。

地质构造对宿南矿区7₂煤层厚度变化的控制作用

刘和武, 童柳华, 严家平, 朱文伟

2016, 44(2): 24-28. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.005

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摘要:
宿南矿区为淮北煤田重要矿区，其中7₂煤层为矿区主要可采之一。地质勘探资料表明，该煤层的厚度变化较大，变化特征明显。在矿井地质调查及矿区地质构造研究的基础上，发现该煤层煤体结构破碎，煤层厚度变化与区内地质构造具有密切的联系。在煤厚区域分布特征方面呈现NW-SE向厚薄相间分布，其方向与研究区总体褶皱方向一致。局部厚度变化特征方面与断层走向及褶皱轴向关系密切。因此，排除该煤层原生沉积影响因素，断裂构造与褶皱构造以及褶皱作用伴生的层滑构造为区内煤层厚度变化的主要控制因素。

煤层气井排采初期井底流压动态模型及应用分析

张永平, 孟召平, 刘贺, 杨延辉

2016, 44(2): 29-33. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.006

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摘要:
井底流压是影响煤层气井产气量的关键参数之一，如何控制井底流压的变化来提高煤层气井产气量是值得考虑的问题。基于平面径向渗流理论，建立了外边界无限大，内边界定产与非定产条件下井底流压2种动态预测模型，揭示煤层气井排采初期在定产条件和非定产条件下井底流压变化规律。研究结果表明：在定产条件下井底流压随排采时间的增加按负对数函数规律降低；非定产条件下井底流压随排水量的增加呈负线性函数规律降低。利用预测模型对沁水盆地柿庄南区块6口煤层气井排采前期的生产动态进行预测分析，预测结果与实际结果拟合程度较好。

柳林地区煤层气开采动态及单井产量主控因素分析

刘云亮, 张培河

2016, 44(2): 34-38. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.007

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摘要:
柳林地区是我国煤层气勘探开发的热点地区之一，初步实现了煤层气商业化开发。根据柳林地区煤层气井生产数据，对气井产气动态进行了分析，按产量大小进行了气井统计，中产气井比例较高，为42.9%，高产气井占28.6%，低和极低产气井比例为28.5%。分析煤层气井排采曲线特征，总结归纳气井的产气模式有单峰式、高峰-稳定式和低峰-高峰-稳定式三类。从影响煤层气产能的构造、气含量、渗透率、煤层厚度、煤层埋深、水文地质条件等地质因素入手，分析了各地质因素对气井产能的影响，并建立各类因素与煤层气井产能的关系。研究认为：柳林地区煤层气井的高产条件并非受单一因素的控制，而是主要取决于多种有利地质主控因素的有机匹配、共同作用的结果。

我国焦煤煤层气资源潜力及其物性特征

张苗, 傅雪海, 王红冬, 简阔

2016, 44(2): 39-45. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.008

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摘要:
我国2 000 m以浅的焦煤煤层气资源量约1.214 7×10¹² m³，占全国煤层气总资源量的3.3%，主要分布在华北、西北和西南等三大含气区。为了评价我国焦煤煤层气资源潜力，收集和测试了全国范围内的82件焦煤煤样的煤岩、煤质、工业分析、压汞实验和等温吸附实验数据，研究结果表明：随着煤化程度的增加，焦煤碳元素质量分数增加，而挥发分、氧元素和氢元素逐渐减小，且氧元素减少的速度大于氢元素；焦煤大孔、小孔和微孔较为发育，中孔发育较差；比表面积主要集中在小孔和微孔，大孔和中孔对比表面积的贡献甚微；焦煤孔隙度和总孔容与煤阶之间显示出"U"型关系，当1.20%<R_max<1.40%时，焦煤的孔隙度和总孔容随着煤化程度的增加而减少，在R_max=1.40%附近孔隙度和总孔容达到最低值，当1.40%<R_max<1.70%，孔隙度和总孔容随着煤化程度的增加而增大；焦煤饱和吸附量平均约20.79 cm³/g，Langmuir压力随着煤化程度的增加而减小，Langmuir体积随着煤化程度的增加而增加。

提高煤储层渗透率的酸化实验

刘炎杰, 刘超, 马兵, 郭靖

2016, 44(2): 46-49. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.009

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摘要:
为了研究酸化对煤储层渗透率的影响，进行了室内酸化实验。采取山西沁水盆地南部晋城矿区3号煤层中裂隙发育的煤样，分别将其制成60~80目的干燥煤粉和直径为50 mm的煤心，用不同的酸液体系对煤粉和煤心进行处理，测量煤粉酸化后的溶蚀率以及煤心酸化前后的渗透率和孔隙度。实验结果发现，经酸化后煤心渗透率由原来的0.5×10^-3 μm²左右提高到3.0×10^-3 μm²左右，孔隙度增加了5.5%左右。对煤心进行酸化处理能极大的提高其渗透性，为煤层气酸化现场施工提供实验支撑。

准噶尔盆地彩南地区深层低阶煤吸附特征及其影响因素

陈刚

2016, 44(2): 50-54. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.010

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摘要:
现有数据表明我国1 000 m以浅低阶煤层含气量普遍偏低，而深层低阶煤试采效果显示较好。基于Langmuir方程开展了低阶煤高温高压环境下等温吸附模拟实验，结果表明：褐煤吸附量约占长焰煤、气煤吸附量的1/3，吸附能力最弱，随着煤阶的升高，吸附量逐渐增大；实验发现低阶煤在55℃、12 MPa以下吸附量随温度、压力增大而增加较快，并建立了基于煤阶-温度-压力条件下的深层低阶煤饱和吸附模型；煤层随着埋藏深度的增加，吸附量呈现出快速增加-缓慢增加-缓慢递减的过程，即深层煤层吸附量存在吸附临界深度带，为1 400~1 700 m。1 400 m以浅吸附量受压力正效应大于温度负效应，吸附量随埋深增加而增加，临界深度带内吸附量达到极限，不再增加，1 700 m以深温度负效应大于压力正效应，吸附量随深度增加而减小。实验结果为深层低阶煤层气资源评价及开发潜力提供理论依据。

井上下联合处理矿井水中污染物效果研究

杨建

2016, 44(2): 55-58. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.011

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摘要:
为了去除矿井水中多种污染物，建立了"采空区+常规处理+深度处理"的井上下联合处理工艺组合。结果表明：受煤矿顶板含水层水岩作用，矿井水中Cl^-、SO₄^2-和Fe离子出现了超标现象，有的甚至达到Ⅴ类地下水标准；溶解性有机质含量较低，以大分子和芳香族化合物为主。采空区主要利用其顶板岩石破碎充填物吸附过滤矿井水中悬浮物，对Fe离子和有机质也有一定的处理效果，Fe离子去除率约20%，TOC和UV₂₅₄的平均去除率分别为67.45%和65.40%。常规处理工艺对F-的去除率为11.90%~35.21%，铁锰离子则完全被去除；由于前端好氧沉淀池，硝酸盐和有机质含量略有升高，其中增加的有机质主要为溶解性微生物代谢产物。深度处理工艺对常规离子、硝酸盐、氟离子、有机质等有较好的去除效果，去除率均在95%以上。总体上，在采空区和常规处理工艺去除悬浮物和部分污染物的基础上，再利用深度处理工艺完成绝大部分污染物的去除，是一套比较有效的矿井水处理工艺组合。

白莲洞遗址危岩体形成机理及破坏模式

苏文俊, 王金海, 付敏, 吴锐

2016, 44(2): 59-65,72. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.012

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摘要:
以广西柳州白莲洞遗址崖体为研究对象，经地质调查发现，白莲洞遗址崖体存在共计47处不稳定岩体，崖体岩性主要为厚层灰岩，岩溶发育且该厚层灰岩岩体节理裂隙十分发育，存在着诸多危岩体。通过野外地质调查与室内理论分析表明：白莲洞遗址崖体陡峭，灰岩厚层，层理面、构造裂隙、岩溶裂隙和卸荷裂隙发育，在持续暴雨、地震的强有力触发下导致山体松弛，变形加剧，形成了以柱状、楔形体状、块状为主的特大型危岩体，且多处于高位-特高位，从而表现出倾倒、滑移和少量坠落及其复合型的多种破坏模式；其变形破坏绝非突发，厚层块状构造、岩溶发育、坚硬灰岩夹白云岩透镜体及发育的节理裂隙是其形成的主要先天基础因素；降水的渗入、岩溶裂隙水的溶蚀及强烈的根劈作用为其主要触发因素。

土质边坡动力稳定性试验研究

朱赛楠, 曹广祝, 李滨

2016, 44(2): 66-72. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.013

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摘要:
以云贵高原某典型土质边坡为原型，采用了4种加速度震动波输入模式，设计完成了比例为1：6的小型振动台模型试验，结合FLAC^3D数值模拟对边坡动力响应特性和边坡变形破坏规律进行分析。结果表明：当输入加速度低于某个临界值时，整个坡体的加速度响应基本保持一致，各部位放大效应增加不明显，当输入加速度逐渐增加，高于临界值时，坡体的卓越频率得到充分激励，各部位加速度响应大幅增加，此时边坡最易发生变形破坏，且加速度响应沿着坡高方向有显著的放大效应；剪应变增量时程曲线反映出在边坡震动破坏过程中，滑体后缘以张拉为主，中部及下部以剪切为主，而且剪出口剪应变增量的变化尤为关键，其增幅速度直接导致该部位抗剪强度降低速度增快；边坡震动变形破坏模式为崩塌-剪切滑移破坏，变形破坏过程可分为4个阶段。

太原盆地地裂缝发育规律及防控措施

周长松, 邹胜章, 夏日元, 李录娟, 陈旭坤

2016, 44(2): 73-78. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.014

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摘要:
地裂缝灾害的发生直接影响着太原盆地工农业生产和城镇居民生活，掌握地裂缝的发育规律和成因机理对减少灾害损失显得尤为必要。以地质环境为基础，系统分析了太原盆地地裂缝的发育特征。在此基础上，从主控因素的角度将区内地裂缝划分成采空塌陷成因、地下水超采成因、地震成因、断裂活动成因4种类型。系统分析了各类型地裂缝的力学形成机制，据此提出了防治措施。研究结果可为当地环境条件改善、地质灾害治理提供参考。

沿空留巷采煤对底板扰动破坏深度影响

刘新民

2016, 44(2): 79-84. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.015

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摘要:
以韩城矿区桑树坪煤矿下组煤3105工作面开采实际情况为背景，采用现场声波测试和数值模拟方法，对沿空留巷开采条件下煤层底板扰动破坏规律进行了研究。声波测试成果表明工作面底板扰动破坏深度为13.2~14.6 m，数值模拟成果显示工作面底板破坏深度为13.0~14.5 m，两种方法结果较为一致。通过与正常开采条件下底板破坏深度进行对比，结果表明，采用无煤柱式的沿空留巷开采技术不会对底板破坏深度造成较大影响。研究成果为国内底板带压工作面采用沿空留巷技术开采过程中底板扰动破坏规律的确定提供依据。

叠加断裂作用原理在厦门地区断裂稳定性分析中的应用

谢含华, 方志峰, 吴少娟, 郑英财, 王丽芳

2016, 44(2): 85-88. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.016

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摘要:
在充分论证厦门地区现代区域构造应力场基础上，应用叠加断裂作用原理，分析厦门地区的断裂稳定性。厦门地区的断裂可划分为稳定型、基本稳定型、次稳定型和不稳定型4种。最后，利用地面调查、物探和勘探等综合技术手段确定断裂带的位置，在厦门地区典型的北东向、北西向断裂中采集断层泥样品。通过对断层泥进行显微刻蚀形貌测年、热释光测年及电子自旋共振测年，表明在现代区域构造应力场作用下这些断裂在第四纪时期有过多次活动。证实叠加断裂作用原理在厦门地区断裂稳定性分析中应用的可行性。

黄土沟壑高填方工后12个月沉降变形规律研究

董琪, 段旭, 李阳, 常园

2016, 44(2): 89-95,105. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.017

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摘要:
为研究黄土沟壑高填方工后沉降变形规律，选取最大填筑厚度38 m典型黄土沟壑高填方场地，设计立体的沉降监测方案，对工后的地表沉降以及原始地基沉降数据进行采集，分析不同原始路基坡型在工后12个月时间里地表沉降和原始地基沉降发展的规律，取得以下结论：黄土沟壑高填方在不同位置工后沉降的组成不同，填筑体在自重作用下产生的工后沉降与填筑体厚度有直接关系，原始坡形陡的位置工后沉降量较大，并通过拟合得出填筑体自身工后沉降发展曲线，为黄土地区高填方场地的变形规律研究提供参照。

第84届SEG年会多分量地震技术评述

孙丽霞, 杨春, 王赟, 张智

2016, 44(2): 96-105. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.018

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摘要:
综合分析2014年度美国SEG年会上多分量地震技术方面的学术论文，不难发现：在多波地震偏移成像研究中，叠前时间偏移仍是实际应用的主要方法；相比于PS折射波初至拾取，径向-道域变换的射线路径一致性静校正方法效果更好；全波形反演在四维地震应用中具有诱人的前景，基于纵波反射系数的流体因子反演方法在稳定性、准确性方面显示出很大的优势，有望产生实际的应用效果。多分量地震技术的发展特点可归纳为"一批亮点，一个重点"，即：页岩的岩石物理实验与数值模拟分析、地震波的低频衰减气溶机理、六分量矢量波场特征的研究、多组多尺度裂缝系统的响应特征是该领域研究的亮点；综合利用海洋四分量压制鬼波及径向波、去除海底多次波、提高纵波的信噪比是海洋多分量地震技术发展的重点。

声波方程隐式高阶有限差分数值模拟

智敏

2016, 44(2): 106-111. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.019

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摘要:
推导了声波方程空间二阶导数的隐式求解公式及差分系数的求解方法，讨论了该方法的数值频散特征。利用该方法分别对均匀介质及Marmousi模型进行了数值模拟，将其结果与传统的显式差分格式的模拟结果进行了对比分析。结果表明：该方法较传统的显式求解方法具有更低的数值频散、更高的计算精度。

一种CMP道集剩余校正量求取算法

李海明, 刘颖华, 李虹

2016, 44(2): 112-115,120. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.020

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摘要:
地震资料处理中CMP道集在经过静校正和动校正处理之后，仍然会存在剩余校正量。剩余校正量的存在影响叠加成像效果。传统剩余校正量求取采用基于统计规律的互相关算法。设计了一种振幅绝对误差剩余校正量求取算法，并用MATLAB编程进行了仿真测试和实际地震资料处理试验。两种算法有着相同的效果，但振幅绝对误差算法速度更快。

煤层气泡沫水泥浆固井工艺技术及现场应用

王楚峰, 王瑞和, 杨焕强, 周卫东

2016, 44(2): 116-120. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.021

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摘要:
针对沁水盆地南部煤层气井储层压力低、易漏失、易坍塌的特点，开发了超低密度泡沫水泥浆体系及暂堵型前置液体系，并形成了泡沫水泥浆固井技术。泡沫水泥浆体系密度为1.10~1.20 g/cm³，具有良好的流动性能、无游离液、沉降稳定性好、API失水量小于50 mL/30 min、稠化时间合理、水泥石强度高等优点；暂堵型前置液体系具有良好的流变性能，对3号煤层具有良好的堵漏能力。根据钻井过程中出现的漏失情况、完钻后的钻井液返出情况及井壁稳定情况，从固井浆体的用量、顶替液的顶替排量等方面总结了泡沫水泥浆固井的配套工艺措施。在沁水盆地南部现场试验了4口井，取得了较好的效果。

中国煤层气储层伤害分析及钻井液储层保护研究现状

卢国军, 刘彬, 王力, 薛志亮, 王春东, 钟思萍

2016, 44(2): 121-126. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.022

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摘要:
因煤层气储层具有低孔、低渗、裂缝发育但分布不均的特殊性，在煤层气开发过程中储层极易受到不可逆转的伤害。煤层气储层伤害会导致煤层气产气量下降，增加开发成本，延缓工程进程，最终制约煤层气开发效果。为降低煤层气储层伤害发生的可能性，概括了钻井过程中煤层气储层伤害机理，介绍了国内主要煤层气钻井液技术的发展历程，煤层气钻井液储层保护的方法及进展，国内近年来优选的无伤害钻井液体系及国内储层保护钻井液的发展方向，为未来煤层气储层保护提出新思路。

下保护层开采高位钻孔瓦斯抽采规律的三维数值分析及应用

刘星魁, 周爱桃

2016, 44(2): 127-133. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.023

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摘要:
为了事先确定下保护层开采时不同钻孔层位的抽放效果，构建了包含3种不同高低位置钻孔的三维采场模型。利用FLUENT软件求解渗流扩散方程得到了"Y"型通风工作面采空区瓦斯的空间分布情况，并对不同位置钻孔抽放效果进行比较。结果表明：两个进风巷附近瓦斯浓度最低，沿走向瓦斯浓度向采空区深部逐渐升高，瓦斯整体有上浮趋势，在据工作面后沿空留巷侧上部积聚大量高浓度瓦斯。高位穿层钻孔周围瓦斯浓度降低明显，抽放浓度和影响范围优于低位钻孔。经立体抽采后，留巷处附近瓦斯富集区范围缩小，瓦斯重新分布效应明显。研究结论同现场监测记录保持一致，具有类似近距离下保护层开采工作面，应考虑以高位钻孔为主的抽放布局。

空气动力洗井技术在煤层气井中的应用与评价

王少雷, 林晓英, 苏现波, 王怀, 范超, 苏黎楠

2016, 44(2): 134-140. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.02.024

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摘要:
煤层气地面开发过程中，由于排采不当，支撑剂、煤岩粉沉淀，造成井壁或压裂裂缝堵塞，直接影响煤层气的排采。对于这类煤层气井常需要对其进行清洗和疏通。通过对井筒周围裂缝的力学分析，给出了空气洗井系统参数设计的计算模型，并简要介绍了在煤层气井中的空气动力洗井的设备和工艺，以及对洗井效果参数的选择和计算。利用该技术在ZM-1井组中进行了实际应用，有效地解决了ZM-1井堵塞、产气量低等问题。这一空气动力反循环洗井技术的应用，对探索煤层气井的高产高效开发提供了新的途径。

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