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黔北牛蹄塘组页岩气组成特征及富氮机理

地质学报 2024年第6期98卷 1867-1879页

作者：沈仲辉李希建张胜跃周令剑赖欢江西理工大学应急管理与安全工程学院江西赣州341000 贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 西安石油大学电子工程学院陕西西安710065 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044

贵州黔北地区页岩气资源储量丰富,主要目的层为牛蹄塘组和龙马溪组两套富有机质烃源岩,具有良好的生烃物质基础及潜力,但气井测试显示牛蹄塘组页岩气中氮气含量普遍超过80%,甲烷含量低。针对这一现象,开展了页岩气气体组分和碳氢同位素... 详细信息

贵州黔北地区页岩气资源储量丰富,主要目的层为牛蹄塘组和龙马溪组两套富有机质烃源岩,具有良好的生烃物质基础及潜力,但气井测试显示牛蹄塘组页岩气中氮气含量普遍超过80%,甲烷含量低。针对这一现象,开展了页岩气气体组分和碳氢同位素测试,分析了页岩气井中CH_(4)、CO_(2)和N_(2)的来源;结合页岩地球化学特征、区域地质背景和构造特征、岩芯裂缝分布、深部岩浆热液活动以及典型页岩气井解剖,探讨了黔北牛蹄塘组页岩气井富氮机理。研究发现:黔北地区区域地质构造复杂,储层受多期次构造运动影响,断层和裂缝发育;牛蹄塘组页岩岩芯裂缝多被方解石充填,说明该地区曾经岩浆热液活动较为频繁;不同构造带页岩含气量差异明显,氮气含量高,甲烷含量低,具有一定的区域普遍性;页岩气中的CH_(4)属于有机成因热裂解气,CO_(2)是有机质热转化过程中形成的,N2的来源与成熟(特别是高成熟)阶段有机质热氨化作用和深部地壳、上地幔岩浆热液沿着断裂带入有关。构造相对稳定、断层裂缝不发育和岩浆热液活动不频繁的古隆起区域为页岩气开发的优选方向,研究成果可以为牛蹄塘组页岩气成藏机理及后续的资源评价和勘探部署提供理论指导。

关键词：页岩气黔北地区氮气来源气体组分同位素

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公路隧道火灾应急技术研究现状与展望

隧道与地下工程灾害防治 2024年第2期6卷 13-24+65页

作者：郭志国李益锌周令剑张一恒叶瑀伋江西理工大学应急管理与安全工程学院中国矿业大学安全工程学院赣州市工业安全与应急技术重点实验室

为给我国隧道火灾安全的科学应急提供参考依据，对公路隧道火灾烟气行为特征、隧道火灾预测技术、隧道火灾探测与预警技术以及隧道火灾控制技术四方面的研究现状与进展进行系统阐述，并提出未来发展方向：探明复杂因素耦合驱动下公路隧... 详细信息

为给我国隧道火灾安全的科学应急提供参考依据，对公路隧道火灾烟气行为特征、隧道火灾预测技术、隧道火灾探测与预警技术以及隧道火灾控制技术四方面的研究现状与进展进行系统阐述，并提出未来发展方向：探明复杂因素耦合驱动下公路隧道多火源燃烧行为和烟气蔓延特性；基于深度学习、AI数据和大数据分析等先进算法与技术，开发数字化与智慧化隧道火灾预测技术；采用互联网、物联网和云计算等新一代信息技术，实现隧道火灾快速实时监测与智能感知提前预警；研制集火烟消灭材料、智慧应急装置、多功能通风防排烟技术和智能疏散为一体的隧道火灾综合控制技术；建立公路隧道火灾全过程全面-高效-协同的应急技术体系。

关键词：公路隧道火灾烟气复杂因素耦合智能感知应急技术体系数字预测

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含层理页岩水压致裂特性及对破裂压力的启示

煤炭科学技术 2023年第11期51卷 119-128页

作者：沈仲辉周令剑李希建张胜跃周雷江西理工大学应急管理与安全工程学院江西赣州341000 贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 西安石油大学电子工程学院陕西西安710065 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044

水力压裂是页岩气开发中常用的储层改造技术,破裂压力的准确预测对于现场压裂施工设计至关重要。为探究页岩层理对水力压裂的影响机制,以四川长宁地区黑色页岩为研究对象,对含层理的页岩进行巴西劈裂抗拉强度测试,利用GCTS岩石力学试验... 详细信息

水力压裂是页岩气开发中常用的储层改造技术,破裂压力的准确预测对于现场压裂施工设计至关重要。为探究页岩层理对水力压裂的影响机制,以四川长宁地区黑色页岩为研究对象,对含层理的页岩进行巴西劈裂抗拉强度测试,利用GCTS岩石力学试验机开展不同层理角度下页岩的水压致裂试验,结合X射线CT机和三维扫描仪对页岩的扩展形态及裂缝表面粗糙度进行表征,并对页岩水力压裂的破裂压力进行分析。结果表明:(1)页岩的抗拉强度随层理角度变化呈先减后增的变化趋势,各向异性明显;(2)层理的存在对页岩水力压裂的破裂压力影响较大,不同层理角度条件下页岩水力压裂的破裂压力与抗拉强度的变化规律相似,在30°最小,90°最大;(3)层理面对水力压裂裂缝扩展的影响较小,主要是拉伸破坏产生的单裂缝,裂缝面粗糙度较高且与层理方向无关;(4)通过数值仿真确定了压裂井筒塑性区的存在,解释了试验中观察到异常高的破裂压力,说明水力压裂裂缝起裂后存在一定的临界起裂特征长度,岩石需要经过裂纹孕育阶段才能完全破裂,不同层理角度页岩通过临界起裂特征长度来影响起裂压力,采用新的模型能较好预测页岩水力压裂的破裂压力。研究结果对于了解深部页岩裂缝起裂扩展机理、压裂施工设计等具有一定的参考意义。

关键词：页岩气开发水压致裂页岩层理破裂压力抗拉强度扩展形态裂缝粗糙度

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层理页岩水压致裂特性及对破裂压力的启示

煤炭科学技术 2023年

作者：沈仲辉周令剑李希建张胜跃周雷重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室江西理工大学应急管理与安全工程学院贵州大学矿业学院西安石油大学电子工程学院

水力压裂是页岩气开发中常用的储层改造技术，破裂压力的准确预测对于现场压裂施工设计至关重要。为探究页岩层理对水力压裂的影响机制，以四川长宁地区黑色页岩为研究对象，对含层理的页岩进行巴西劈裂抗拉强度测试，利用GCTS岩石力学... 详细信息

水力压裂是页岩气开发中常用的储层改造技术，破裂压力的准确预测对于现场压裂施工设计至关重要。为探究页岩层理对水力压裂的影响机制，以四川长宁地区黑色页岩为研究对象，对含层理的页岩进行巴西劈裂抗拉强度测试，利用GCTS岩石力学试验机开展不同层理角度下页岩的水压致裂试验，结合X射线CT机和三维扫描仪对页岩的扩展形态及裂缝表面粗糙度进行表征，并对页岩水力压裂的破裂压力进行分析。根据研究，得到的主要结论如下：（1）页岩的抗拉强度随层理角度变化呈先减后增的变化趋势，各向异性明显；（2）层理的存在对页岩水力压裂的破裂压力影响较大，不同层理角度条件下页岩水力压裂的破裂压力与抗拉强度的变化规律相似，在30°最小，90°最大；（3）层理面对水力压裂裂缝扩展的影响较小，主要是拉伸破坏产生的单裂缝，裂缝面粗糙度较高且与层理方向无关；（4）通过数值仿真确定了压裂井筒塑性区的存在，这也解释了试验中观察到异常高的破裂压力，说明水力压裂裂缝起裂后存在一定的临界起裂特征长度，岩石需要经过裂纹孕育阶段才能完全破裂，不同层理角度页岩通过临界起裂特征长度来影响起裂压力，采用新的模型能较好预测页岩水力压裂的破裂压力。研究结果对于了解深部页岩裂缝起裂扩展机理、压裂施工设计等具有一定的参考意义。

关键词：水压致裂页岩层理破裂压力抗拉强度扩展形态裂缝粗糙度

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隧道受限火灾合理纵向通风风速范围研究

中国安全生产科学技术 2022年第8期18卷 148-153页

作者：陈荣芳李欣郭志国周令剑江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000

为探究公路隧道不同受限程度火灾的适宜纵向通风风速,基于FDS模拟分析5种纵向通风速度下不同近壁距离火源顶棚下方烟气最高温度的分布特性、烟羽流倾角及烟气分层状况,提出合理纵向通风风速范围。研究结果表明:在隧道中心线上近火源下游... 详细信息

为探究公路隧道不同受限程度火灾的适宜纵向通风风速,基于FDS模拟分析5种纵向通风速度下不同近壁距离火源顶棚下方烟气最高温度的分布特性、烟羽流倾角及烟气分层状况,提出合理纵向通风风速范围。研究结果表明:在隧道中心线上近火源下游,顶棚下方的最高温度沿纵向均呈指数衰减。不同贴壁距离和纵向通风风速下,均出现烟气分岔流动,随着贴壁距离减小羽流撞击处温升、火羽流偏移角显著增加。当风速小于1.6 m/s时,火源上游出现大量高温烟气回流;而当风速超过2.4 m/s时,分岔流动现象越明显,各偏移角变小,火源下游逐渐后移的烟气层严重失稳。因此,不同受限程度下火灾合理纵向风速为1.6~2.4 m/s。

关键词：隧道受限火灾纵向通风烟气特性 FDS数值模拟

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高速公路隧道火灾应急疏散模拟与策略

地下空间与工程学报 2023年第6期19卷 2072-2080,2089页

作者：赵丹郭志国刘超时周令剑谭清岚江西理工大学应急管理与安全工程学院江西赣州341000

近年来高速公路隧道火灾事故时有发生,因其封闭性和狭长性,一旦发生火灾,更易造成群死群伤。为探索公路隧道疏散安全性及提升其疏散效率的策略,选取南京富贵山双线公路隧道为研究对象,采用Pyrosim建立仿真模型,利用FDS进行典型工况(火... 详细信息

近年来高速公路隧道火灾事故时有发生,因其封闭性和狭长性,一旦发生火灾,更易造成群死群伤。为探索公路隧道疏散安全性及提升其疏散效率的策略,选取南京富贵山双线公路隧道为研究对象,采用Pyrosim建立仿真模型,利用FDS进行典型工况(火源功率分别为3 MW、15 MW、20 MW和30 MW)火灾数值模拟,对隧道内的温度、CO浓度、能见度进行分析,确定可用安全疏散时间;通过Pathfinder进行疏散模拟,得出人员所需安全疏散时间,再根据安全疏散准则进行判断和疏散策略优化验证。结果表明:火源功率越大,达到危险状态的时间越短,15 MW及以上火灾工况无法满足安全疏散要求,说明发生较大火灾时均不满足安全疏散要求;而增大纵向风速、加设排烟装置和优化疏散路线后能保证人员安全疏散。研究结果可为公路隧道火灾应急疏散提供参考依据。

关键词：高速公路隧道火灾蔓延 FDS模拟 Pathfinder仿真应急策略

环境风烟囱效应对高层建筑竖向通道火灾烟气行为耦合影响

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安全与环境学报 2023年第11期23卷 3920-3927页

作者：郭志国谭清岚陈荣芳周令剑杨雨润江西理工大学应急管理与安全工程学院江西赣州341000

为探究高层建筑竖向通道火灾烟气在环境风与烟囱效应耦合下的输运行为,以赣州市某高层建筑的竖向通道为研究对象,采用Pyrosim建立4种火灾场景的物理仿真模型,并运用火灾动力学模拟软件(Fire Dynamics Simulator,FDS)模拟分析环境风与烟... 详细信息

为探究高层建筑竖向通道火灾烟气在环境风与烟囱效应耦合下的输运行为,以赣州市某高层建筑的竖向通道为研究对象,采用Pyrosim建立4种火灾场景的物理仿真模型,并运用火灾动力学模拟软件(Fire Dynamics Simulator,FDS)模拟分析环境风与烟囱效应耦合作用下竖向通道火灾烟气蔓延行为。结果显示:在环境风或烟囱效应单因素作用下,竖向通道中的烟气蔓延速度与CO体积分数均上升;环境风速越大,对竖向通道内火灾烟气温升的抑制效果越强。在环境风与烟囱效应双因素耦合作用下,竖向通道中火灾烟气的相关行为特征更加显著,烟气到达竖向通道顶部时长最大缩减了44.5 s,同高度CO体积分数最大涨幅达到0.13百分点,竖向通道内温升则出现明显削弱现象。研究结果可为高层建筑竖向通道防火及排烟设计提供理论依据。

关键词：安全工程高层建筑火灾竖向通道环境风烟囱效应烟气蔓延

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公路隧道受限火源顶棚射流最高温度分布规律

安全 2023年第9期44卷 37-43页

作者：李志文陈荣芳郭志国周令剑谭清岚江西理工大学应急管理与安全工程学院江西赣州341000

为探究不同受限程度下隧道火灾最高烟气温度分布规律,采用FDS模拟分析2种火源功率不同近壁距离下火源顶棚射流的最高温度在火焰上方及沿隧道纵向的演化规律。结果表明:对于不同近壁距离的火源,顶棚射流最高温度沿隧道纵向均呈指数形式... 详细信息

为探究不同受限程度下隧道火灾最高烟气温度分布规律,采用FDS模拟分析2种火源功率不同近壁距离下火源顶棚射流的最高温度在火焰上方及沿隧道纵向的演化规律。结果表明:对于不同近壁距离的火源,顶棚射流最高温度沿隧道纵向均呈指数形式衰减。火源越贴近隧道侧壁,火焰上方最高温度越高,而顶棚射流最高温升沿纵向衰减越快;纵向距离对远火源处温升起主导作用,火源功率越大的偏置火源,受横向近壁距离削弱温升的程度小于固壁边界的热反馈作用。

关键词：公路隧道受限火灾数值模拟顶棚射流最高温度

基于AHP-模糊综合评价法的非煤露天矿山安全标准化复评体系研究

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矿业研究与开发 2016年第4期36卷 99-103页

作者：陈亮邬长福陈祖云周令剑江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州市341000

针对非煤露天矿山建立了安全标准化复评体系模型,为进一步将评审中难以避免的模糊概念量化,实现评价过程主观与客观统一,通过层次分析法(AHP)得出各因素有效指标权重,结合评价矩阵,采用模糊评价法及最大隶属度和加权平均原则最终得出有... 详细信息

针对非煤露天矿山建立了安全标准化复评体系模型,为进一步将评审中难以避免的模糊概念量化,实现评价过程主观与客观统一,通过层次分析法(AHP)得出各因素有效指标权重,结合评价矩阵,采用模糊评价法及最大隶属度和加权平均原则最终得出有效评审等级,并利用数据处理软件,将体系模型中得出的一级因素和二级因素权重通过折线图直观展现,使该复评体系工作中的重点和难点一目了然。该方法量化程度高,评判结果准确可靠,且对企业安全标准化建设具有指导价值。

关键词：层次分析法(AHP) 模糊评价法非煤露天矿山最大隶属度安全标准化复评