延安气田东部石千峰组-石盒子组井壁失稳机理及抑制方法.pdf

DOI:10.12358/j.issn.1001-5620.2024.01.000延安气田东部石千峰组-石盒子组井壁失稳机理及抑制方法王波1，2，吴金桥1，2，王孟玉3，李伟2，4，杨超2，4，马振锋1，2，杨先伦1，2，李成1，2（1.陕西延长石油（集团）有限责任公司天然气研究院分公司,西安710069；2.陕西省陆相页岩气成藏与开发重点实验室,西安710069；3.川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司，西安710018；4.陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院，西安710075）王波，吴金桥，王孟玉，等.延安气田东部石千峰组-石盒子组井壁失稳机理及抑制方法 J.钻井液与完井液，2024，41（1）：76-83.WANGBo,WUJinqiao,WANGMengyu,etal.MechanismsandinhibitionofboreholeinstabilityencounteredindrillingtheShiqianfengformationShiheziformationintheeastofYanangasfieldJ.Drilling Fluid&Completion Fluid，2024,41（1）：76-83.摘要为了研究延安气田东部区域钻井过程中石千峰组-石盒子组井壁失稳的内在原因，对该地层岩样的矿物组分、理化特征、力学特性进行深入分析，并针对井壁失稳机理提出了抑制液相自吸的稳定井壁对策。研究可知：延安气田东部区域石千峰组-石盒子组黏土矿物含量分布在 15.44%47.52%，属弱膨胀中等分散性岩性，岩心中微裂缝、微孔隙发育，是导致液相侵入、井壁坍塌的主要因素；石千峰组-石盒子组岩样在蒸馏水中滚动回收率低于 67.2%、线性膨胀率低于8.14%，石盒子组岩样分散相更强，润湿性均表现为亲水性，且石盒子组岩心的亲水性更强；石千峰组岩样经钻井液浸泡后三轴抗压强度由 186.04MPa 降低至 98.13MPa；石盒子组岩样浸泡后三轴抗压强度由 90.09MPa 降低至 49.21MPa，表明钻井液沿微孔隙、微裂缝侵入后使岩石强度降低；0.3%自吸水抑制剂 ZXS-1 可使石盒子组岩样水相和油相在岩心内的饱和度由 72.6%和 86.6%降低至 4.7%和 33.5%，并在岩石表面形成一层致密的分子吸附层，将岩心表面的润湿性由亲水性转变为疏水性，通过抑制岩样吸水，达到封堵微裂缝、阻止液相侵入的稳定井壁效果。关键词井眼稳定；理化特征；三轴抗压强度；抑制岩样吸水；延安气田中图分类号：TE283文献标识码：A文章编号：1001-5620（2024）01-0076-08MechanismsandInhibitionofBoreholeInstabilityEncounteredinDrillingtheShiqianfengFormationShiheziFormationintheEastofYananGasFieldWANGBo1,2,WUJinqiao1,2,WANGMengyu3,LIWei2,4,YANGChao2,4,MAZhenfeng1,2,YANGXianlun1,2,LICheng1,2(1.Shaanxi Yanchang Petroleum(Group)Co.,LTD.Natural Gas Research Institute Branch，Xi an,Shaanxi 710069;2.Shaanxi Key Laboratory of Continental Shale Gas Accumulation and Development Xi an,Shaanxi 710069;3.ChuanqingDrilling&Exploration Engineering Company Limited Changqing Downhole Technical Operation Company，Xi an,Shaanxi 710018;4.Research Institute of Shaanxi Yanchang Petroleum(Group)Co.,LTD，Xi an,Shaanxi 710075)AbstractTofindouttheinherentcausesrelatedtotheboreholewallcollapseindrillingtheShiqianfengformationShiheziformationintheeastoftheYanangasfield,samplesweretakenfromtherig-sitesandwerestudiedfortheirmineralcomposition,physical-chemicalfeaturesandmechanicalcharacteristics.Basedonthestudyameasuredealingwiththeboreholewallcollapse,基金项目：国家科技重大专项“陆相页岩气水平井高效低成本钻完井技术”（2017ZX05039-003）；陕西省自然科学基础研究计划（2022KJXX-31）。第一作者简介：王波，高级工程师，博士研究生，1990 年生，主要从事非常规油气钻井液及钻井防漏堵漏技术研究。E-mail：。第41卷第1期钻井液与完井液Vol.41No.12024年1月DRILLINGFLUID&COMPLETIONFLUIDJan.2024which is to inhibit the self-imbibition of liquid into the formation rocks,is presented.From the study it was found that theShiqianfengformationShiheziformationintheeastoftheYanangasfieldcontain15.44%47.52%clays,andareaformationwithweakexpandabilityandmoderatedispersibility.Therocksamplesaredevelopedwithmicro-fracturesandmicro-fissureswhicharethemaincausesfortheinvasionofliquidsandhencethecollapseofboreholewalls.Thepercentcuttingsrecoveryofthesamplestestedonhotrollertesterindistilledwaterislessthan67.2%,andthelinearpercentexpansionofthecoresmadeofthesamplesindistilledwaterislessthan8.14%.TheShiheziformationshowsstrongerdispersibilityandstrongerhydrophilicitythanthoseoftheShiqianfengformation.Aftersoakinginadrillingfluid,thetriaxialcompressivestrengthoftheShiqianfengsampleisreducedfrom186.04MPato98.13MPa,andthetriaxialcompressivestrengthoftheShihezisampleisreducedfrom90.09MPato49.21MPa,indicatingthattheinvasionofthedrillingfluidintotherocksalongthemicro-fracturesandmicro-fissurescausesthestrengthsoftheformationstoreduce.Using0.3%self-imbibitioninhibitorZXS-1,thedegreesofsaturationofwaterphaseandoilphaseintherocksamplescanbereducedfrom72.6%and86.6%to4.7%and33.5%,respectively,andtheZXS-1additivecanformadenselayerofadsorption around the surfaces of the rocks,thereby turning the wettability of the rock surfaces from hydrophilicity tohydrophobicity.Byinhibitingthewaterimbibitionintotherocks,themicro-fracturesandmicro-fissuresarepluggedandtheliquidcannolongerinvadeintotherocks,andtheboreholewallsarethusstabilized.KeywordsBoreholewalldestabilization;Physical-chemicalcharacteristics;Triaxialcompressivestrength;Inhibitrockfromwaterimbibition;Yanangasfield天然气资源是实现“碳中和”目标的现实选择，致密气是天然气开发的重要领域14。鄂尔多斯盆地延安气田位于陕西省延安、榆林两市，构造上处于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东南部，属地层平缓的西倾单斜，倾角小于 1。延安气田上古生界致密砂岩气藏主力含气层系为石炭系本溪组、二叠系山西组与下石盒子组盒 8 段，截至目前探明含气面积约 8700km25，是延长石油集团实现每年产能150 亿立方米建设的主战场。气田东部区域钻井过程中经常因井眼掉块、坍塌等情况导致起下钻遇阻、井眼扩大、卡钻等一系列井下复杂事故。据统计，气田已完钻井中复杂情况占比超过 80%，由钻井工况可知，井壁失稳层位主要分布在石千峰组、石盒子组底部。虽然对该区域所钻遇复杂地层的井壁失稳机理和防塌对策已有初步研究6，但认识仍不够深入、全面，无法从根本上解决该区域严重井壁失稳问题。通过对延安气田东部区域石千峰组-石盒子组地层岩心的地层组构、理化特性、力学特征 3 方面进行深入分析，对该区域石千峰组-石盒子组井壁失稳机理再认识，提出针对性的井壁稳定技术对策。1地层组构分析1.1矿物组分基于延安气田东部区域的 Y2004 井、Y2005井石千峰组、石盒子组岩心开展针对性研究，首先采用 X-射线衍射分析（XRD）方法对石千峰组、石盒子组岩样矿物组分进行分析，结果如图 1所示。02550751000255075100碳酸盐岩(方解石、白云石)/%0255075100石千峰组石盒子组石英、长石、黄铁矿/%黏土矿物/%(a)全岩矿物组分三角相图(b)黏土矿物组分相对含量分布0204060黏土矿物/%80100石盒子组石千峰组伊利石蒙脱石伊/蒙高岭石绿泥石图1延安气田东部区域石千峰组-石盒子组矿物组分分析结果第41卷第1期王波等：延安气田东部石千峰组-石盒子组井壁失稳机理及抑制方法77由图 1 矿物组分分析结果可知，石千峰组岩样黏土矿物总量分布在 15.44%34.07%，平均含量为 27.86%，以伊利石和绿泥石为主，无蒙脱石，伊/蒙混层分布在 12.28%23.68%，石英、长石等脆性矿物含量分布在 61.57%82.59%；石盒子组岩样中黏土矿物总量分布在 33.84%47.52%，平均含量为 37.70%，以伊利石、高岭石和绿泥石为主，无蒙脱石，伊/蒙混层分布在 9.15%23.71%，石英、长石含量分布在 51.94%65.08%。蒙脱石具有较强的水化分散和膨胀能力，而高岭石具有一定的水化分散作用79，石千峰组、石盒子组岩样黏土矿物中均无蒙脱石，含有一定量的伊/蒙混层，表明岩样的水化膨胀能力较弱，石盒子组高岭石含量较高，表明相对于石千峰组岩样具有更强的水化分散作用。1.2铸体薄片取 Y2005 井石千峰组、石盒子组岩心，通过铸体薄片法分析岩样矿物成分和微观结构特征，结果如图 2 所示。1 mm2 mm1 mm2 mm(a)石千峰组岩样放大 25 倍(b)石千峰组岩样放大 50 倍(c)石盒子组岩样放大 25 倍(d)石盒子组岩样放大 50 倍图2Y2005 井石盒子组岩样铸体薄片由测试结果可知，石千峰组、石盒子组地层岩样中均含有灰黑色泥岩成分，同时薄片中存在微裂缝。相较于石千峰组，石盒子组薄片颜色更深，表明岩样中泥质含量更高，与矿物组分分析结果一致，坍塌风险更高。1.3扫描电镜通过扫描电镜分析石千峰组、石盒子组岩样微观结构特征，结果如图 3 所示。50 m20 m50 m20 m(a)石千峰组岩样放大 2 000 倍(b)石千峰组岩样放大 5 000 倍(c)石盒子组岩样放大 2 000 倍(d)石盒子组岩样放大 5 000 倍图3Y2005 井石千峰组-石盒子组岩样扫描电镜由测试结果可知，石千峰组、石盒子组岩样中均含有较多微裂缝，微裂缝尺寸分布在 5m 以内。岩心基质除部分发育有微裂缝外，总体表现为渗透性较差。在无裂缝发育的条件下，正常钻井压差条件下，流体很难依靠压差驱动进入地层内部。钻井破岩过程中导致井周岩石卸载产生微裂缝后，显著改变井周地层应力分布，钻井液在压差作用下将侵入地层，液相侵入后的水力尖劈作用将导致微裂隙进一步延伸，诱发井壁失稳。因此，岩心中微裂缝的存在是导致液相侵入、井壁坍塌的主要影响因素，有效封堵微裂缝、阻止液相侵入是保障石千峰组、石盒子组地层井壁稳定的必要措施1011。2理化特性分析2.1岩心水化特征泥页岩的水化分散和膨胀性是宏观评价泥页岩层段井壁稳定性的重要指标。由前文分析可知，石千峰组-石盒子组岩样中含有黏土矿物，且黏土矿物中具有水化分散和膨胀作用的伊/蒙混层、高岭石占有较高比例，因此，通过滚动回收率和线性膨胀率实验分析该层位岩样的水化分散性和膨胀性，实验方法依据标准 SY/T561320161213。分别使用蒸馏水和现场用的钾盐聚合物钻井液（以下称现场钻井液）对石千峰组、石盒子组岩心的回收率和膨胀率进行测试，结果如表 1 所示。78钻井液与完井液2024年1月表1石千峰组-石盒子组岩样回收率、膨胀率测试结果井号层位液体类型m热滚后/g滚动回收率/%线性膨胀率/%2h 16hY2004井石千峰组蒸馏水33.667.25.12 6.46现场钻井液42.484.84.78 5.62石盒子组蒸馏水27.855.66.85 7.56现场钻井液39.679.25.86 6.98Y2005井石千峰组蒸馏水32.264.45.47 6.18现场钻井液41.983.84.89 5.76石盒子组蒸馏水25.450.87.32 8.14现场钻井液38.677.25.72 6.74岩样在蒸馏水中的滚动回收率均低于现场钻井液，同时石盒子组岩样的回收率低于石千峰组，这表明石盒子组岩样的水化分散性强于石千峰组，现场所用的钾盐聚合物钻井液具有一定的抑制水化分散能力。线性膨胀率结果表明，岩心初期膨胀率较高，在蒸馏水中的膨胀率低于 8.14%，说明岩心的水化膨胀作用较弱，钻井液对石千峰组、石盒子组岩心的膨胀率均低于蒸馏水，现场所用钾盐聚合物体系的抑制性基本满足抑制岩心水化膨胀的要求。2.2电动电位通常情况下，含有泥页岩的地层由于黏土矿物在形成过程中的晶格取代作用带有负电，泥页岩的电动电位与其水化分散程度密切相关。一般电动电位越高表明泥页岩越易分散，越不利于井壁稳定1415。Y2004 井、Y2005 井石千峰组、石盒子组岩样经滚动回收率实验后，通过 Zeta 电位仪测定上部清液的电动电位，结果见表 2。表2石千峰组-石盒子组岩样滚动分散后的电动电位井号岩心层位液体类型电动电位/mVY2004井石千峰组蒸馏水30.6现场钻井液25.4石盒子组蒸馏水34.8现场钻井液26.8Y2005井石千峰组蒸馏水31.4现场钻井液26.2石盒子组蒸馏水36.2现场钻井液25.4由表 2 可知，延安气田东部石千峰组岩样在蒸馏水中的电动电位最低为31.4mV、在现场钻井液中的电动电位最低为26.2mV；石盒子组岩样在蒸馏水中的电动电位最低为36.2mV、在现场钻井液中的电动电位最低为26.8mV。这表明石盒子组岩样分散相更强，而现场用钻井液具有一定的抑制水化分散效果。2.3润湿性润湿性是研究岩心内微孔隙和微裂缝毛细管自吸作用强弱的重要指标。选用 Y2005 井石千峰组、石盒子组岩心进行制样，通过测试其表面接触角评价岩样润湿性，结果如图 4 所示。2 mm2 mm(a)石千峰组(b)石盒子组图4石千峰组-石盒子组岩样接触角测试结果由测试结果可知，石千峰组、石盒子组岩样与蒸馏水的接触角分别为 34左右、29左右，润湿性均表现为亲水性，且石盒子组岩心的亲水性更强，表明钻井液中液相在毛细管力作用下更易通过微孔隙和微裂缝侵入石盒子组地层，从而增加石盒子组地层坍塌风险。3力学特征分析井壁失稳的本质原因是井周岩石力学强度降低从而导致易被破坏，影响岩石力学强度降低的因素包括钻头破岩、机械扰动等物理作用以及液相侵入、水化作用、离子交换等化学原因。为进一步研究钻井液化学作用对岩石强度的影响过程，笔者通过岩石硬度和三轴抗压强度实验分析石千峰组、石盒子组岩样在现场钻井液中浸泡后的强度变化。岩样浸泡时间为 72h、温度为 120、浸泡压力为3.5MPa，使钻井液与岩心发生充分的相互作用。3.1岩石硬度硬度是岩石抵抗其他物体侵入的能力，岩石硬度用压入硬度表示，也称史氏硬度。实验采用圆柱第41卷第1期王波等：延安气田东部石千峰组-石盒子组井壁失稳机理及抑制方法79平底压模，压模直径是 2.95mm，样品是全直径岩样，将全直径岩样两端切平，实验依据为 DZ/T0276.620151617。实验测试结果如图 5 和表 3 所示，压入硬度计算见式（1）。岩石压入硬度的公式PK=PS（1）PKPS式中，为岩石的压入硬度，MPa；为发生完全破碎时的压力，N；为压模的底面积，mm2。00.20.40.60.81.00123456载荷/kN位移/mm 石千峰组_浸泡前 石千峰组_浸泡后 石盒子组_浸泡前 石盒子组_浸泡后图5岩石载荷随压入位移的变化趋势表3岩样硬度实验结果岩心层位实验条件实验载荷/kN硬度/MPa石千峰组浸泡前5.1421752.3269浸泡后4.3198632.0184石盒子组浸泡前4.2338619.4360浸泡后3.6520534.3144图 5 和表 3 结果表明，石盒子组岩样硬度低于石千峰组，这可能与石盒子组岩样中黏土矿物含量较高有关。经现场钻井液浸泡后，岩石强度均呈现一定程度降低，表明钻井液沿微孔隙、微裂缝侵入后,与岩石发生物理化学作用，致使岩石强度降低。3.2三轴抗压强度岩石的三轴抗压强度实验能反映岩石承受各种载荷的特性以及岩石抵抗破坏的能力和破坏的规律。通过 RTR-1000 型三轴岩石力学伺服测试系统测试石千峰组、石盒子组岩样在现场钻井液浸泡前后的三轴抗压强度，实验设定围压为 20MPa。测试结果如图 6 和图 7 所示。石千峰组岩样钻井液浸泡后三轴抗压强度由186.04MPa 降低至 98.13MPa，石盒子组岩样经钻井液浸泡后三轴抗压强度由 90.09MPa 降低至49.21MPa。石盒子组岩样三轴抗压强度低于石千峰组，这是由于石盒子组岩样中微裂缝相对较多、岩样黏土矿物含量较高引起。经钻井液浸泡，液相沿微裂缝孔道侵入岩心深部造成强度降低。00.20.40.60.81.01.21.404080120160200差应力/MPa轴向应变/%石千峰组_浸泡前石千峰组_浸泡后石盒子组_浸泡前石盒子组_浸泡后图6岩石差应力与轴向应变之间的关系ABCD图7石千峰组（AB）、石盒子组（CD）岩心浸泡前（左）后（右）三轴实验结果经以上分析，延安气田东部区域石千峰组-石盒子组地层井壁失稳与岩石矿物组份、微观结构、理化特性、力学特征等均有关，是多种因素综合作用的结果，表现为：岩石中节理、微裂缝、微裂隙发育，钻开地层后引起压力释放使得裂缝延伸扩展，加之钻井液滤液沿微裂缝侵入产生水力尖劈作用，导致地层岩石进一步破碎、诱发井壁失稳；岩心的亲水性造成毛细管吸水效应突出，岩石中黏土矿物与滤液的阳离子交换导致水化作用增加，削弱岩石间的黏结和强度，加之黏土矿物水化不均匀引起岩石局部强度下降而发生剥落掉块；钻进80钻井液与完井液2024年1月过程中岩石经钻井液的长时间浸泡及冲刷作用以及钻柱机械扰动引起的应力破坏加剧了井壁周围地层碎裂、垮塌1819。因此，提高现用钻井液体系的抑制封堵能力，采取多种方法抑制液相渗吸、封堵微裂缝孔隙，阻止液相侵入是保持该类地层井壁稳定，减少井下复杂事故发生、保障井下安全的关键2021。4抑制液相自吸的稳定井壁对策针对石千峰组-石盒子组以及类似的地层，易水化黏土矿物含量较少，属弱膨胀中等分散地层，稳定井壁的钻井液措施则应从常规的“强化抑制+封堵”转变为“有限抑制+多元封堵”，重点增强钻井液对微孔隙、微裂缝的封堵能力。基于前文研究，石千峰组-石盒子组地层岩心具有较强的亲水性，通过抑制微裂缝的液相自吸作用协同物理封堵共同阻止液相侵入作用造成的井壁失稳问题。通过实验分析了自吸水抑制剂的作用机理。4.1自吸水抑制剂对岩心吸水能力的影响室内研制了一种自吸水抑制剂 ZXS-1，采用自吸法研究自吸水抑制剂对岩心润湿性能的影响，该方法通过测定岩心液相饱和度随自吸水时间变化的关系来评价岩心润湿性。自吸水抑制剂 ZXS-1 配制成 0.3%的溶液，将制备好的石盒子组岩心块放置其中老化 48h，将老化后的岩心干燥后测定液相饱和度随自吸时间变化的关系，见图 8。11040.0010.010.1110020406080100 未处理,水相 未处理,油相 ZXS-1 处理,水相 ZXS-1 处理,油相液相饱和度/%自吸时间/h图8自吸水抑制剂 ZXS-1 处理前后岩心内液相饱和度随时间变化曲线由图 8 结果可知，未处理岩心表现出双亲性，岩心中水相和油相的液相饱和度在短时间内大幅上升。随着自吸时间达到 2h 后，岩心的液相饱和度趋于平稳，岩心中水相和油相的饱和度稳定在72.6%和 86.6%。以 0.3%ZXS-1 抑制剂溶液处理岩心后，水相和油相在其内的液相饱和度明显下降，岩心内含水饱和度和含油饱和度分别降至 4.7%和33.5%，岩心的吸水量极低。这是由于抑制剂分子在自吸作用下进入岩石孔喉内，与岩心表面矿物结构上官能团在化学反应或物理吸附作用下形成一层致密的抑制水化的吸附膜，实现岩石多孔介质中的润湿反转。当岩石孔隙润湿发生反转后，孔隙内毛细管压力变为阻力，液相流动阻力增大，表现为岩心自吸作用减弱，液相饱和度降低，这一结果与接触角测定结果一致2223。4.2自吸水抑制剂对岩心表面形貌的影响通过扫描电子显微镜（SEM）研究岩心经0.3%自吸水抑制剂 ZXS-1 处理前后表面微观形貌的改变情况。图 9（a）为岩心未处理之前的表面形貌，可以看出，岩心未经处理前表面微观形貌凹凸不规则，含有锋利的岩片和不同形状的岩屑，同时分布有深浅不一的微裂缝。图 9（b）为岩心经ZXS-1 处理后的微观形貌，当岩心经 ZXS-1 溶液处理后，岩石表面上形成一层致密的自吸水抑制剂分子吸附层，将岩石原来的形貌完全覆盖。该吸附层的存在可将岩心表面的润湿性由液相润湿反转非润湿，达到既疏水又疏油的效果，同时可大幅降低岩石的表面能。扫描电镜测试结果表征了岩心表面吸附层的存在，表明自吸水抑制剂通过在岩心表面形成吸附膜来实现润湿性的反转2425。3 m3 m(a)未处理岩心表面(b)ZXS-1 处理后岩心表面图9经抑制剂处理前后岩心表面形貌5结论1.延安气田东部区域石千峰组-石盒子组黏土矿物含量分布在 15.44%47.52%，黏土矿物中无第41卷第1期王波等：延安气田东部石千峰组-石盒子组井壁失稳机理及抑制方法81蒙脱石，伊/蒙混层含量为 9.15%23.71%，属弱膨胀中等分散性岩性。岩心微裂缝、微孔隙发育，是导致液相侵入、井壁坍塌的主要影响因素，有效封堵微裂缝、阻止液相侵入是保障石千峰组、石盒子组地层井壁稳定的必要措施。2.石千峰组岩样在蒸馏水中滚动回收率大于64.4%，石盒子组岩样在蒸馏水中滚动回收率低于55.6%；石千峰组-石盒子组岩样线性膨胀率低于8.14%。电动电位测试结果表明，石盒子组岩样分散相更强，现场用钾盐聚合物钻井液具有一定的抑制水化分散效果。石千峰组、石盒子组岩样润湿性均表现为亲水性，且石盒子组岩心的亲水性更强。3.石盒子组岩样力学硬度低于石千峰组，经现场钻井液浸泡后岩石强度均降低；石千峰组岩样经钻井液浸泡后三轴抗压强度由 186.04MPa 降低至98.13MPa；石盒子组岩样浸泡后三轴抗压强度由90.09MPa 降低至 49.21MPa，表明钻井液沿微孔隙、微裂缝侵入后，与岩石中产生一系列物理化学作用，致使岩石强度降低。4.研制了一种自吸水抑制剂 ZXS-1，加量0.3%时可使石盒子组岩样水相和油相在岩心内的饱和度由 72.6%和 86.6%降低至 4.7%和 33.5%，并在岩石表面形成一层致密的分子吸附层，将岩心表面的润湿性由亲水性反转为疏水性，同时大幅降低岩石表面能，通过抑制岩样吸水，起到封堵微裂缝、阻止液相侵入的效果。参考文献邹才能，薛华庆，熊波，等.“碳中和”的内涵、创新与愿景 J.天然气工业，2021，41（8）：46-57.ZOU Caineng,XUE Huaqing,XIONG Bo,et al.Connotation,innovationandvisionofcarbonneutralJ.Natural Gas Industry,2021,41（8）：46-57.1谢和平，任世华，谢亚辰，等.碳中和目标下煤炭行业发展机遇 J.煤炭学报，2021，46（7）：2197-2211.XIE Heping,REN Shihua,XIE Yachen,et al.Development opportunities of the coal industry towardsthe goal of carbon neutralityJ.Journal of China 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