多功能大尺寸真三轴储层改造实验装置的开发与应用

储层改造技术是目前实现低渗透和非常规油气藏及中深层地热资源高效开采的核心技术.为更好地满足储层改造技术的教学科研工作需求,自主设计了多功能大尺寸真三轴储层改造实验装置,创新性地实现了针对不同尺寸人造或露头岩心,不同温度、围压和孔压,不同流量的固液两相泵入,以及不同井筒完井工艺条件下的储层改造及渗流模拟实验,提供了主/被...     

高瓦斯易自燃煤层安全技术研究

针对鸡西矿区低透气性高瓦斯易自燃煤层安全开采的实际情况,并在综合分析影响安全开采的瓦斯和煤自燃因素基础上,应用热重和红外光谱分析技术,对矿区煤分子结构进行分析,并在实验的基础上建立煤的分子结构模型,并采用实验的方法研究煤在自燃氧化过程中不同温度下煤的化学键和官能团的变化规律,从而得出煤炭的自燃机理理论.然而在煤炭自燃过程中生成的指标气体研究方面,应用傅利叶变换红外光谱仪实验研究煤在氧化自燃过程中不同温度下产生的指标气体.并给出煤在氧化自燃过程不同温度下对应的指标气体浓度值.为了防止因煤的自燃火灾引起瓦斯爆炸事故的发生,本研究提出一种有效的瓦斯治理技术和防止矿井自燃火灾发生的综合防治技术.     

煤层气储层裂缝起裂机理研究

煤层气藏是一种低渗透非常规储藏,水力压裂技术是煤层气获得工业性开发的关键.通过对裸眼井筒应力、射孔孔眼壁面应力、射孔完井井下破裂压力等力学计算分析,结合裂缝起裂过程中的憋压现象和地层条件综合分析得到影响煤层气储层裂缝起裂的各相关因素.     

张集矿1212(3)综放工作面矿压显现特征分析

通过对张集矿1212（3）综放工作面矿压观测分析，得出综采放顶煤开采的采场矿压显现特征，综合评价其支架的适应性与工作状态，为类似条件下的综采放顶煤及现场管理提供依据。     

准南阜康矿区低煤化烟煤高温高压吸附实验及深部吸附气含量预测

为揭示准南阜康矿区深部煤层吸附特性和吸附气含量,对5件低煤化烟煤进行高温高压吸附实验,分析温度、压力和煤阶对深部煤储层吸附性的影响;基于非线性回归分析方法,建立深部吸附气量预测模型,并结合研究区煤储层煤质特征及温度、压力变化规律,对深部煤储层吸附气量进行预测.结果 表明:准南低煤化烟煤在相同温度条件下的Langmuir...     

考虑应力敏感的低渗透油藏分段压裂水平井三维不稳定渗流模型

为了明确低渗透油藏在开发过程中储层应力敏感效应对分段压裂水平井流入动态的影响,首先应用半解析法推导了无限大储层考虑应力敏感的点源函数,之后通过摄动变换、拉氏变换、叠加原理等方法,构建了低渗透油藏衰竭开发过程中分段压裂水平井不稳定渗流数学模型,最后利用KAPPA试井软件在同一水平上检验模型的正确性。结果表明,随着生产时间的增加,储层应力敏感增强,在流动后期试井曲线出现明显上翘,且上翘时间提前。并对裂缝几何参数及油藏边界尺寸进行了敏感性分析。     

冲击钻进后花岗岩井周裂纹分布研究

地热井井筒围岩裂纹类型对地热钻井及地热开采至关重要,冲击钻进时会在井筒周围产生大量的冲击裂纹,不仅减少了地热钻井过程中划眼时间、还增加了射孔深度、又促进了干热岩储层的水力增产。文章通过对冲击钻进后的花岗岩进行染色剂染色实验,来探究井筒周围裂纹的分布情况。实验结果表明,冲击钻进后花岗岩井筒周围存在着大量区域化分布的冲击裂纹,相比于常规回转钻进,冲击钻进对井筒周围岩体的破坏距离约为金刚石回转钻进的5～7倍。通过数值模拟对井筒周围的冲击应力、应变分布进行了研究,数值模拟结果表明,冲击应力、应变分布与实验中裂纹分布基本一致,为地热开发中划眼、射孔、水力压裂等钻井的后续工作提供了重要的参考。     

开滦林西矿业公司井田东部建下开采技术的应用

开滦林西矿业公司井田东部,由于历史的原因造成了建筑物的大量压煤现状,大量优质煤炭成为呆滞储量,直接影响了该公司煤炭开采.为解决储量枯竭问题,充分利用现有地质储量,在充分进行技术论证的前提下,对该公司井田东部进行了建下开采技术研究.     

"三软"较厚煤层综放开采煤岩活动规律与支架承载特性

分析了权台矿在4．5——5．0m厚“三软”煤层条件下进行综放开采的煤岩活动规律、支架的承载特征及其适应性，为在该地质条件下合理进行综放开采，进一步提高煤炭回收率提供了依据。     

鄂尔多斯盆地延川南地区煤层气地质特征分析

延川南地区是鄂尔多斯盆地石炭—二叠系含煤系的主要分布区。通过研究延川南地区的主力煤层厚度、埋深、煤岩煤质特征及演化程度、煤层吸附性、煤储层物性及含气性、煤层气保存条件等因素,认为延川南地区煤层具有层数多、主力煤层厚度大、储层含气量高、顶底板封盖性能好、构造简单等特点,具有很好的煤层气富集成藏条件,是中高煤阶煤层气勘探有利目标区。与已获得较好煤层气勘探开发先导试验效果的大宁—吉县和韩城地区相比,延川南地区具有较高的煤层气勘探开发潜力。     

开采上保护层效果检验技术研究

煤与瓦斯突出严重影响了矿井安全生产,开采保护层是最有效、最经济的防治措施;通过对海孜矿上保护层开采效果研究、结果表明:开采前后瓦斯压力及含量降低明显,卸压区内瓦斯抽采可达33.2%;卸压区内煤层透气性系数比未卸压墆的增大三倍;相似模拟实验表明9煤的膨胀率为8.1‰,综合分析确定开采上保护层后对9煤起到了明显的卸压保护作用,研究结果为相似条件下保护层开采提供了参考.     

矿井瓦斯综合治理与利用

煤炭是我国的基础能源和重要原料,在国民经济中占有重要的战略地位.据中国煤炭工业发展研究中心预测,为适应我国经济快速发展的要求,近50年内以煤为主的能源格局,将不会发生根本改变.但是,我国95％的煤炭生产是地下作业,煤层赋存条件复杂多变,开采深度的加大导致开采条件更趋复杂.开采条件和自然环境发生显著变化,呈现出高地应力、高瓦斯的特征.瓦斯气体作为一种可燃、易爆性气体,其危害及其经济价值并存,所以矿井瓦斯需要综合治理与利用.     

中低温传导型孔隙介质地热田回灌试验研究

以天津武清地热田为例 ,对传导型孔隙介质地热田回灌技术进行研究 .武清地热田主要开采层为第三系馆陶组砂岩 ,热储层温度 76～ 86℃ .根据水动力模型的预测 ,热储水位降深将在近期趋于稳定 .在无回灌条件下 ,如以最大开采量持续开采 ,5年内水位将下降到 10 5 m.回灌可提高孔隙 /裂隙热储中热量的开采 ,减缓水位下降幅度 .此外 ,还计算了回灌过程中不同情况下冷锋面的运移速度 .为查明开采井和回灌井之间的水力联系 ,探讨了示踪剂试验的可行性     

离散元法模拟研究加载路径对预制裂缝岩石试样裂纹扩展特性的影响（英文）

目的：结构面是岩体的重要组成部分,其对岩体工程结构的变形和失稳有着重要的影响。本文旨在探究加载路径和围压对预制裂缝试样裂纹扩展和强度的影响,揭示不同加载路径下含预制裂缝岩石试样的微观破坏机理。创新点：1.设计可以模拟各种工程场景（如隧道、边坡开挖）下应力状态变化的加载路径,包括轴向加载试验、围压卸载试验和围压卸载伴随的轴向加载试验;2.研究试样裂纹扩展路径及其与加载路径和围压的关系;3.通过对局部应力集中和裂纹类型的分析,探讨影响断裂过程的微观机制。方法：1.基于试验数据,开展离散元模拟参数校准,实现对岩石试样宏观力学参数的再现（表3和图4）;2.基于校准获得微观参数,并开展三种加载路径下预制裂缝岩石试样数值模拟试验,获得加载路径与围压对试样裂纹扩展的影响（图5～12）;3.通过分析试样加载过程的应力分布以及微裂纹类型的占比,获得预制裂缝试样裂纹扩展的微观机理（图13～16）。结论：1.预制裂缝岩石试样加载过程中,裂纹扩展路径与轨迹受围压与加载路径的共同作用,围压的增大降低了加载路径对裂纹扩展的影响。2.加载过程中,不同类型裂纹的产生主要与不同局部应力的集中有关;在轴向加载条件下,会出...     

煤岩卸荷破坏力学特征的试验与分析

深部地层的煤岩都处在地层压力作用下,其本身存在一定的内部应力。如果对这样的煤岩进行开挖,煤岩的破坏特征往往是卸荷破坏,而不是加载破坏。为了研究煤岩在卸荷破坏条件下的力学特征,提取煤岩试件,在三轴试验机上完成卸荷破坏试验,得到大量试验数据,并进行分析,推导其本构关系和破坏准则解析表达式。     

路基粒料吸力依赖回弹模量本构模型的数值实现（英文）

为了研究路基粒料的吸力依赖性及其对路面响应的影响,在Abaqus中进行了水力学耦合模拟.通过开发用户自定义材料子程序(UMAT),将一个吸力依赖的回弹模量模型整合到商用有限元软件Abaqus中.使用不同吸力条件下的三轴实验结果验证了开发的模型,模拟与试验结果具有良好的一致性.建立了一个三维有限元路面模型,并用开发的本构模型表征路基粒料的吸力依赖性.计算了处于3种不同湿度状态和FWD荷载作用下的路面水力学响应.模拟结果表明:路基粒料的回弹模量对吸力及应力状态具有敏感性;由于吸力下降,高地下水位降低了路基结构整体回弹模量,导致路表最大弯沉、面层层底拉应变、路基顶面压应变增大,相应造成路面使用性能恶化.     

天桥泉域某矿奥灰含水层水文地质特征研究

奥陶纪灰岩（奥灰）岩溶水是华北型煤田下组煤安全开采的主要威胁,查明奥灰水文地质条件是下组煤开采的关键和前提。文章通过水化学分析,获取了研究区奥灰岩溶水水化学参数,探讨了井田奥灰岩溶水水动力条件及其演化规律。通过群孔抽水试验,研究了奥灰含水层水力联系特征,并验证了水化学分析结论。同时运用GMS数值模拟软件进行了群孔抽水试验含水层流场特征模拟,反演出渗透系数及贮水系数等水文地质参数。研究成果为该矿下组煤开采奥灰岩溶水防治提供了可靠依据。     

轻型放顶煤技术在密集村庄下的开采应用

根据自身村庄密集、压煤严重的状况，积极将轻型放顶煤技术应用于建筑物下条带开采，提高了煤炭资源回收率和生产效率。     

煤岩吸附—渗流—力学耦合测试系统教学实践

搭建煤岩"吸附—渗流—力学"耦合测试系统,可供学生进行煤的基础力学特性探究实验,为矿井瓦斯防治课程实验教学提供设备支持.通过"演示讲解—煤样制备—实验设计—数据采集分析"全流程引导学生主动钻研,从理论和实验两方面加强学生对于煤岩力学特性的理解.将科学研究与实验教学相结合,激发学生科研兴趣,培养学生的科研思维,助力安全科...     

FVS0812铝合金半球形件包覆拉深的有限元分析

采用DEFORM-3D有限元分析软件对FVSO812铝合金半球形件在升温条件下的包覆拉深工艺进行了分析.结果表明:选用不同的包覆材料对工件产生的作用差异较大.包覆板选用双钢板时,拉深工艺极大改善了工件的应变和应力分布状态,降低甚至避免了拉深过程中发生断裂的危险性;对比实验结果,损伤区域的预测与实验结果相吻合.