检索结果-南通市图书馆

含径向水力割缝钻孔导向压裂裂缝形态及影响要素

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

煤炭学报 2022年第4期47卷 1559-1570页

作者：周雷李立夏彬伟于斌重庆大学煤炭灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400030 重庆大学资源与安全学院重庆400030

随着煤矿开采深度向千米级发展以及大采高特大采高技术的研发应用,大空间远场坚硬顶板问题突出,其结构失稳显著影响工作面矿压以及工作面临空侧巷道变形。地面钻井水力压裂是治理远场坚硬顶板的防治措施之一,但是水压裂缝形貌受地应力... 详细信息

随着煤矿开采深度向千米级发展以及大采高特大采高技术的研发应用,大空间远场坚硬顶板问题突出,其结构失稳显著影响工作面矿压以及工作面临空侧巷道变形。地面钻井水力压裂是治理远场坚硬顶板的防治措施之一,但是水压裂缝形貌受地应力控制、形态单一,难以达到顶板“横切纵断”目标,限制了其弱化远场坚硬顶板的效能。因此,基于试验和理论分析开展了含径向水力割缝钻孔导向压裂形成“横切纵断”裂缝的研究,揭示了水力压裂裂缝和导向裂缝的竞争扩展规律,建立了基于Iwrin等效模型的割缝导向起裂扩展模型、钻孔裸眼起裂扩展模型以及钻孔割缝压裂裂缝起裂模式判定准则,探究了塑性区临界特征长度、割缝半径、钻孔半径、埋深对于裂缝起裂模式的影响。研究结果表明:含径向水力割缝钻孔导向压裂存在3种裂缝形貌:“横切”型单一主裂缝、“纵断”型单一主裂缝、“横切纵断”复合型裂缝网络;割缝塑性区特征长度和钻孔塑性区特征长度与流体压力均呈正相关关系,形成“横切纵断”复合型裂缝网络对应的塑性区临界特征长度随割缝半径的增大而增大,但是随钻孔半径的增大而减小;储层埋深对含径向水力割缝钻孔导向压裂裂缝形貌存在显著影响,随着埋深增加,裂缝形貌逐渐由“横切”型单一主裂缝向“横切纵断”复合型裂缝网络和“纵断”型单一主裂缝演变。特定埋深下,可以通过设计调整钻孔半径和割缝半径以使得钻孔塑性区长度和割缝塑性区长度同时达到塑性区临界长度,形成“横切纵断”复合型裂缝模式。

关键词：远场坚硬顶板水力割缝水力压裂裂缝扩展规律裂缝起裂模式

基于物质点法的深部煤层气水力割缝卸压解吸增透规律数值模拟研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

煤炭学报 2022年第9期47卷 3298-3309页

作者：周雷彭雨卢义玉夏彬伟重庆大学煤炭灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400030 重庆大学资源与安全学院重庆400030

深部煤层气储层具有渗透率低、储层压力大和地应力高等特点,导致煤层气解吸、运移困难,开采效率低。定向井+水力割缝是一种强化深部煤层气开采的新思路,但有必要对其卸压解吸增渗效果开展量化研究。数值仿真是研究该问题的主要手段,但... 详细信息

深部煤层气储层具有渗透率低、储层压力大和地应力高等特点,导致煤层气解吸、运移困难,开采效率低。定向井+水力割缝是一种强化深部煤层气开采的新思路,但有必要对其卸压解吸增渗效果开展量化研究。数值仿真是研究该问题的主要手段,但传统有限元、离散元等数值方法无法有效解决煤岩割缝引起的大变形、大位移、内边界持续变化和接触的复杂问题。为克服上述难题,基于物质点法建立了弹塑性损伤数值模型,模拟了水力割缝缝槽对临兴深部煤层气卸压解吸和增透的影响,得到:(1)基于物质点法建立的弹塑性损伤数值模型能有效计算水力割缝缝槽引起煤层大变形、大位移和内边界接触问题;(2)垂直于割缝方向呈现大范围应力下降,应力骤降区的范围和塑性区域的范围重合,应力缓慢下降区则对应弹性小变形区域;(3)卸压解吸气和增渗区域分布特征与应力下降区分布特征一致,在弹性区和塑性区渗透率分别为原始渗透率的1~5倍和10~20倍,单个割缝促使煤层气解吸气量达数百至上千方;(4)割缝宽度、长度、角度和增透区域面积以及解吸气量基本呈线性相关,割缝宽度影响最大,其次是割缝长度,割缝角度影响最小。通过上述研究成果,在定向井+水力割缝基础之上提出了平行水平井错位多割缝卸压解吸增透技术,为深部煤层气的高效开发提供了新思路和研究手段。

关键词：深部煤层气水力割缝卸压增透物质点法

顺层钻孔水力割缝煤渣运移及排渣工艺技术研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

矿业安全与环保 2022年第4期49卷 106-111页

作者：张永将季飞瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

由于钻孔排渣空间狭小、煤体颗粒易堆积等原因,顺层钻孔在水力割缝过程中容易出现喷孔、堵孔及抱钻等现象,严重影响顺层钻孔割缝施工成功率及安全性。针对以上问题,研究了顺层割缝钻孔钻进时的钻孔形态,通过分析钻孔下沉现象,将割缝钻... 详细信息

由于钻孔排渣空间狭小、煤体颗粒易堆积等原因,顺层钻孔在水力割缝过程中容易出现喷孔、堵孔及抱钻等现象,严重影响顺层钻孔割缝施工成功率及安全性。针对以上问题,研究了顺层割缝钻孔钻进时的钻孔形态,通过分析钻孔下沉现象,将割缝钻孔分为加速下沉段、倾斜下沉段及开孔段3个阶段,分析了各阶段钻孔堵孔模型及堵孔现象。研究得到割缝钻孔各阶段煤渣的运移情况:加速下沉段钻孔煤渣运移以水流升力及拖拽力为主,煤水混合两相流体通过钻杆旋转的扰动作用充分混合;倾斜下沉段则以钻杆外螺旋旋转动力为主带动煤渣运移。通过大量现场试验,得到了不同煤层坚固性系数条件下的割缝压力及钻杆转速参数。研究发现,随着煤层坚固性系数的增大其最优割缝压力随之增大,但合理钻杆转速随之减小,形成了包括合理选择割缝压力及钻杆转速参数、控制压力调节梯度、孔口返水返渣情况观测,以及延长割缝后低压洗孔时间等4个方面措施的顺层钻孔割缝排渣工艺技术。现场试验结果表明,割缝排渣工艺技术能有效避免割缝堵孔风险,保障顺层钻孔割缝安全实施,提高割缝成功率,大幅提高钻孔瓦斯抽采效率,有效推进了顺层钻孔水力割缝卸压增透技术的应用。

关键词：瓦斯抽采水力割缝顺层钻孔钻孔排渣割缝压力钻杆转速

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

水力割缝钻孔在常村煤矿的应用

煤 2022年第6期31卷 77-79,83页

作者：郜峰王珂潞安化工集团常村煤矿山西长治046100

煤矿井下水力割缝钻孔已在多矿进行应用,如孟津煤矿、寺河煤矿,水力割缝的装备、工艺及施工方案,已有多篇论文进行过专门论证,文章主要结合水力割缝钻孔在常村煤矿2302工作面的应用,通过分析水力割缝钻孔在常村煤矿2302工作面的实际抽... 详细信息

煤矿井下水力割缝钻孔已在多矿进行应用,如孟津煤矿、寺河煤矿,水力割缝的装备、工艺及施工方案,已有多篇论文进行过专门论证,文章主要结合水力割缝钻孔在常村煤矿2302工作面的应用,通过分析水力割缝钻孔在常村煤矿2302工作面的实际抽采数据。结果表明:水力割缝对煤体的破坏较大,有良好的增透效果,比未进行水力割缝钻孔有更高的初始抽采瓦斯浓度,且在进入受采动影响范围内时,水力割缝钻孔浓度比未进行水力割缝的钻孔浓度更高。这些数据为常村煤矿其他工作面及同类矿井施工水力割缝钻孔提供了参考。

关键词：水力割缝瓦斯浓度钻孔浓度数据分析

煤层穿层钻孔水力割缝卸压增透数值模拟及应用

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

矿业研究与开发 2022年第8期42卷 182-188页

作者：丁洋卫昱王竹春秦雷赵鹏翔林海飞西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 西安科技大学西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心陕西西安710054 山西和顺天池能源有限责任公司山西和顺县032709

为研究水力割缝穿层钻孔缝槽直径和钻孔倾角对卸压增透效果的影响,以典型低透气煤层为背景,采用FLAC^(3D)数值模拟方法对缝槽直径为1.1,1.2,1.3,1.4,1.5 m,钻孔倾角为50°、60°、70°、80°、90°的水力割缝模型卸压效果及应力场进行... 详细信息

为研究水力割缝穿层钻孔缝槽直径和钻孔倾角对卸压增透效果的影响,以典型低透气煤层为背景,采用FLAC^(3D)数值模拟方法对缝槽直径为1.1,1.2,1.3,1.4,1.5 m,钻孔倾角为50°、60°、70°、80°、90°的水力割缝模型卸压效果及应力场进行计算和对比分析。结果表明:割缝钻孔周围塑性破坏面积与缝槽直径正线性相关;割缝影响范围与缝槽直径成对数函数关系。割缝钻孔周围塑性破坏面积与钻孔倾角成正相关关系,在钻孔倾角为60°至70°时发生突变;割缝影响范围与钻孔倾角成幂函数关系;缝槽直径对割缝效果影响较大。根据研究结果进行了现场实践,现场数据验证了数值模拟结果,割缝钻孔的平均抽采瓦斯流量为常规钻孔的1.4~2.2倍,瓦斯抽采浓度为常规钻孔的3~4倍,瓦斯抽采纯量为常规钻孔的4.5~10.5倍。研究结果为穿层钻孔水力割缝参数的确定提供了理论依据。

关键词：水力割缝穿层钻孔钻孔倾角缝槽直径抽采效果

叠加效应下多孔水力割缝联合抽采参数优化研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

工矿自动化 2023年第1期49卷 146-152页

作者：倪兴中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122

针对低透高瓦斯煤层在水力割缝过程中存在割缝扰动范围不清、割缝钻孔最佳布孔间距不明确的问题,以贵州豫能高山煤矿1908工作面为研究背景,在建立水力割缝煤体瓦斯抽采流固耦合模型的基础上,借助COMSOL数值模拟软件对高山煤矿1908工作... 详细信息

针对低透高瓦斯煤层在水力割缝过程中存在割缝扰动范围不清、割缝钻孔最佳布孔间距不明确的问题,以贵州豫能高山煤矿1908工作面为研究背景,在建立水力割缝煤体瓦斯抽采流固耦合模型的基础上,借助COMSOL数值模拟软件对高山煤矿1908工作面水力割缝钻孔有效抽采半径、孔周瓦斯压力变化情况进行了研究,并依据模拟结果深入分析了水力割缝钻孔在多孔布置时,受孔间抽采叠加效应影响下有效抽采范围及孔间瓦斯压力变化情况,最终得出其最佳布孔间距及抽采时间。结果表明:(1)水力割缝钻孔单孔抽采效果随割缝深度显著提升,但钻孔有效抽采半径增速变缓,为得到最佳割缝深度,对各钻孔有效抽采半径进行三项式拟合,随着水力割缝深度的增加,有效抽采半径范围在快速增加后放缓且最终趋于平稳,并得出了高山煤矿最佳割缝深度为1.5 m,有效抽采半径达为3.1 m。(2)在相同抽采时间下,煤体内瓦斯压力随两孔距的缩短而降低,说明孔间距越小,孔间受水力割缝所造成的扰动越剧烈,抽采叠加效应影响越显著。(3)在保证消突达标的前提下,选择孔距为7 m进行水力割缝钻孔布置效果最佳。(4)原本在“正方形”布孔方式中,孔心位置可能出现抽采盲区的点最大瓦斯压力仅为0.67 MPa,小于临界值,“正方形”布孔较“正三角”布孔的有效覆盖面积更大且减少了抽采重复区域,从而减少了钻孔施工量,提高了瓦斯治理效率。(5)通过现场试验得出在60 d抽采周期内,水力割缝钻孔布置采用孔距为7 m的“正方形”布孔可有效提高瓦斯抽采浓度及抽采纯量,并达到了延长高效抽采周期的效果,且可消除孔间煤体瓦斯抽采空白带,实现孔间区域煤体消突达标。

关键词：瓦斯抽采水力割缝割缝钻孔叠加效应有效抽采半径布孔优化

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

含夹矸煤层水力割缝瓦斯抽采技术研究及应用

工矿自动化 2023年第4期49卷 134-140页

作者：李晓绅刘瑞鹏冀中能源股份有限公司东庞矿河北邢台054000 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

为研究水力割缝强化瓦斯抽采技术在含夹矸煤层中的应用,通过理论分析得出,与普通钻孔相比,水力割缝钻孔可通过增加煤层渗透率、煤体暴露面积、瓦斯流动通道3个方面强化瓦斯抽采,并建立了考虑孔隙率和渗透率变化的煤层瓦斯流动控制方程... 详细信息

为研究水力割缝强化瓦斯抽采技术在含夹矸煤层中的应用,通过理论分析得出,与普通钻孔相比,水力割缝钻孔可通过增加煤层渗透率、煤体暴露面积、瓦斯流动通道3个方面强化瓦斯抽采,并建立了考虑孔隙率和渗透率变化的煤层瓦斯流动控制方程。以东庞矿21218工作面为工程背景,采用COMSOL数值模拟软件建立了含夹矸煤层水力割缝瓦斯抽采数值模型,通过对煤层瓦斯流动控制方程进行解算,研究了不同割缝高度、不同钻孔间距条件下,水力割缝瓦斯抽采钻孔的瓦斯压力分布规律,从而确定了上煤层割缝0.3 m、下煤层割缝0.1 m、钻孔间距7.5 m的水力割缝瓦斯抽采钻孔施工参数。基于上述参数,在东庞矿21218工作面现场施工28组、每组7个水力割缝钻孔,对含夹矸煤层瓦斯进行抽采作业,结果表明:与普通钻孔相比,水力割缝钻孔的每百米巷道施工工程量减少了28.51%,瓦斯抽采纯量由11.53万m^(3)提升至21.43万m^(3),增幅为85.86%,巷道掘进期间掘进工作面平均瓦斯体积分数由0.06%降至0.01%,瓦斯抽采效果好,且有效提高了瓦斯抽采效率。

关键词：瓦斯防治瓦斯抽采钻孔抽采水力割缝瓦斯压力分布含夹矸煤层

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

水力割缝封孔提高瓦斯抽采浓度试验研究

能源与环保 2022年第6期44卷 285-289,295页

作者：李成成瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

为了解决顺层钻孔封孔漏气及瓦斯抽采浓度低问题,提出了割缝封孔提浓方法,开展了超高压水力割缝卸压增透、钻孔合理封孔深度及割缝位置研究,通过理论分析、数值模拟、钻孔排渣量考察,确定了封孔位置和割缝深度。在此基础上,开展了现场... 详细信息

为了解决顺层钻孔封孔漏气及瓦斯抽采浓度低问题,提出了割缝封孔提浓方法,开展了超高压水力割缝卸压增透、钻孔合理封孔深度及割缝位置研究,通过理论分析、数值模拟、钻孔排渣量考察,确定了封孔位置和割缝深度。在此基础上,开展了现场试验研究,考察了钻孔瓦斯抽采浓度、抽采瓦斯纯量等,结果表明:采用割缝带压封孔工艺,相较于传统“两堵一注”封孔方式,钻孔平均瓦斯抽采浓度提升1.77~2.14倍。在孔口割缝封孔工艺基础上,对煤层进行超高压水力割缝,钻孔平均抽采浓度70.7%,抽采纯量为割缝前钻孔的3.96倍。割缝封孔提浓作为一种新的提高瓦斯抽采效率的技术途径,具有借鉴意义。

关键词：水力割缝割缝封孔封孔提浓瓦斯抽采

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

水力割缝煤体多场耦合响应规律研究

西安科技大学学报 2017年第5期37卷 662-667页

作者：林柏泉赵洋刘厅郑苑楠孔佳中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

针对水力割缝钻孔周围的扰动裂隙范围以及合理的布孔间距问题,文中建立了水力割缝煤体多场耦合模型。以杨柳矿特定的地质条件为基础,考虑应力场、裂隙场以及渗流场耦合效应,开展了水力割缝钻孔周围瓦斯流场演化数值模拟研究。结果表明:... 详细信息

针对水力割缝钻孔周围的扰动裂隙范围以及合理的布孔间距问题,文中建立了水力割缝煤体多场耦合模型。以杨柳矿特定的地质条件为基础,考虑应力场、裂隙场以及渗流场耦合效应,开展了水力割缝钻孔周围瓦斯流场演化数值模拟研究。结果表明:水力割缝钻孔周围存在半径约为2 m的扰动裂隙圈,割缝孔周围瓦斯压力变化曲线存在"陡坡"现象。水力割缝钻孔瓦斯抽采的有效影响半径约为4.6 m,最适布孔间距约为7 m,与现场测试结果相吻合。多孔协同抽采30 d后,钻场控制区域均已消突,抽采效果理想。

关键词：瓦斯抽采水力割缝扰动裂隙影响半径多孔协同