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固井水泥环内部缺陷超声波检测仿真研究

石油机械 2024年

作者：赵彦淇周元华万继方李景翠郭登明长江大学机械工程学院中能建数字科技集团有限公司

随着油气井的长期开采，固井水泥环的内部会出现各种缺陷，从而导致层间窜流、井口带压等事故，无损检测技术作为一种非破坏性的检测方法，可以对固井水泥环内部的缺陷进行检测。本文基于超声波在连续介质中的传播规律，采用COMSOL仿真... 详细信息

随着油气井的长期开采，固井水泥环的内部会出现各种缺陷，从而导致层间窜流、井口带压等事故，无损检测技术作为一种非破坏性的检测方法，可以对固井水泥环内部的缺陷进行检测。本文基于超声波在连续介质中的传播规律，采用COMSOL仿真软件模拟压电效应以及超声波在水泥环中的传播状态和反射规律，研究水泥环缺陷反射信号的相关特性。研究表明：选择1 MHz 5周期Hanning窗调制的超声正弦波作为激励信号，超声探头可以在50μs内接收到水泥环缺陷的反射信号；不同类型的缺陷，矩形缺陷的检测效果最佳；不同角度的缺陷，当缺陷主方向与超声波入射方向垂直时，检测效果最佳。研究结果验证了超声波无损检测技术可以快速准确的确定固井水泥环内部缺陷的类型和位置，同时调整超声波入射角度有助于提升检测效果，为超声波在水泥环内部缺陷检测中的应用提供了一定的指导意义。

关键词：无损检测超声波水泥环缺陷模拟仿真

油页岩原位水平井开采流-热-固耦合数值模拟

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科技和产业 2022年第1期22卷 329-337页

作者：赵金岷曹东方刘玉民邢顺范吉林省众诚油页岩集团有限公司国家油页岩原位开采工程示范分中心长春130033 吉林大学地球科学学院长春130061

构建油页岩原位水平井开采的三维数学模型,采用流-热-固耦合模拟分析油页岩原位燃烧加热过程中的温度场和应力、应变场。讨论不同燃烧温度以及注气流速下温度场以及油气产物随开采时间的演变规律,分析油页岩地层形变特征。结果显示,提... 详细信息

构建油页岩原位水平井开采的三维数学模型,采用流-热-固耦合模拟分析油页岩原位燃烧加热过程中的温度场和应力、应变场。讨论不同燃烧温度以及注气流速下温度场以及油气产物随开采时间的演变规律,分析油页岩地层形变特征。结果显示,提高燃烧器的燃烧温度可显著加快油页岩原位转化的进程,而单纯提高注气流速对反应进展影响不大。此外,需考虑地层形变,尤其是注气井和生产井底的形变对井底设备运转的影响。研究结果为中国油页岩原位开采提供了数据支撑。

关键词：油页岩原位开采多场耦合数值模拟地层形变

灰岩含水层定向钻孔注浆效果智能评价方法研究

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煤炭工程 2024年第1期56卷 63-69页

作者：李文昕贾东秀陈建刚傅子群陈军涛郭洪运刘磊山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东能源新汶矿业集团有限责任公司邱集煤矿山东德州251105 山东能源新汶矿业集团有限责任公司榆树井煤矿内蒙古鄂尔多斯016299 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 山东科技大学矿业工程国家级实验教学示范中心山东青岛266590

基于黄河北煤田邱集煤矿现场注浆工程,通过XGboost、支持向量机、K近邻和BP人工神经网络四种算法,对灰岩定向钻孔的注浆效果进行科学分析。研究表明,XGboost、支持向量机、K近邻的模型精度均达不到0.9,而BP人工神经网络测试的拟合程度达... 详细信息

基于黄河北煤田邱集煤矿现场注浆工程,通过XGboost、支持向量机、K近邻和BP人工神经网络四种算法,对灰岩定向钻孔的注浆效果进行科学分析。研究表明,XGboost、支持向量机、K近邻的模型精度均达不到0.9,而BP人工神经网络测试的拟合程度达0.93,使用现场数据测试准确度达0.9,证明了BP人工神经网络评价注浆效果的可行性和准确性;最后运用MATLAB提出了一种基于BP人工神经网络的注浆效果智能化评价方法,并根据模型制作了简单的演示平台,实现了注浆效果评价的智能化与快捷化。

关键词：定向注浆效果评价机器学习 BP人工神经网络智能评价

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我国陆区大地热流测量新进展与新认识

地学前缘 2024年

作者：刘峰王贵玲姜光政胡圣标张薇蔺文静刘金辉张心勇屈泽伟廖传志中国地质科学院水文地质环境地质研究所自然资源部地热与干热岩勘查开发技术创新中心多资源协同陆相页岩油绿色开采全国重点实验室中国地质调查局非常规油气地质重点实验室成都理工大学能源学院中国科学院地质与地球物理研究所东华理工大学黑龙江省生态地质调查研究院四川省地质工程勘察院集团有限公司

大地热流值是开展地热研究的基础关键参数。本文在分析历次汇编热流数据的基础上，对2016年以来作者实测（260组）与收集筛选（112组）的热流数据特征进行了说明与分析。新增大地热流数据共372组，在空间上有效填补了西南、西北和东北... 详细信息

大地热流值是开展地热研究的基础关键参数。本文在分析历次汇编热流数据的基础上，对2016年以来作者实测（260组）与收集筛选（112组）的热流数据特征进行了说明与分析。新增大地热流数据共372组，在空间上有效填补了西南、西北和东北地区的大片测点空白，提高了东部地区热流测点密度，同时将高质量测点占比提升至86.3%，较历次热流汇编在覆盖范围、测点密度、数据质量等方面均有较大提升。依托以上热流数据统计得出我国陆区大地热流平均值为63.8 mW/m2，高于第四次汇编时的全国平均值，其中大部分一级、二级构造单元热流平均值均有提高，青藏高原各构造单元热流平均值则相对降低。典型地热系统热流数据统计显示，高热流背景的存在可明显提高传导型地热资源的分布范围与对流型地热系统的显示温度，但不是两类地热资源形成的控制因素。基于最新成果，对青藏高原低热流区域范围增大、华北平原早期热流“高估”、长白山热流指示岩浆囊存在等现象与问题进行了讨论，指出我国现有热流测点仍相对较少，随着大地热流值测量技术方法的不断更新与规范，测点数量-质量与覆盖范围的进一步提升，以往对各区域地热分布特征的定性与定量认知可能需要重新审视。以上成果加深了对全国及各区域地热背景的认识，可为区域地热基础研究及资源勘查提供更好的支撑。

关键词：大地热流中国陆区传导型地热资源对流型地热资源

神东矿区立体帷幕注浆精准堵漏风与高效防灭火技术

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煤矿安全 2024年第9期55卷 40-47页

作者：贺兵兵王青祥许亚优于永宁杨英兵何铖茂马驰骋许超王江龙李龙宋小林国家能源集团矿井通风安全与职业健康防护研究中心中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司中国矿业大学中煤科工集团重庆研究院有限公司中煤科工西安研究院(集团)有限公司

为高效治理神东矿区浅埋藏煤层开采漏风引起的煤自燃隐患,以大柳塔煤矿活鸡兔井12_上、12_下煤层工作面为研究对象,通过立体帷幕注浆的方式进行精准堵漏风与防灭火工程示范。首先利用地质剖面移动角计算注浆距离,并设计注浆平面布置,同... 详细信息

为高效治理神东矿区浅埋藏煤层开采漏风引起的煤自燃隐患,以大柳塔煤矿活鸡兔井12_上、12_下煤层工作面为研究对象,通过立体帷幕注浆的方式进行精准堵漏风与防灭火工程示范。首先利用地质剖面移动角计算注浆距离,并设计注浆平面布置,同时针对不同地质情况,设计了先导钻孔、注浆钻孔和监测钻孔;根据活鸡兔井实际情况,共施工104个钻孔,设计帷幕体长度约1 020 m,高度约40 m;通过分段上行式注浆法,设计工作面切眼外侧注浆高度72 m,12_上205运输巷段注浆高度12 m,注浆宽度15 m,总注浆169 569.1 m3。通过立体帷幕注浆,12_下205工作面漏风较同条件下最大减少约1 000 m3/min,12_下207工作面漏风较同条件下最大减少近800m3/min;堵漏风效果明显,有效降低12_下煤层工作面煤自燃隐患。

关键词：神东矿区帷幕注浆堵漏风分段上行式注浆法防灭火

煤层气井产出水演化路径及产量判识意义——以黔西地区织金区块为例

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石油学报 2024年第3期45卷 517-530页

作者：郭晨李瑞腾秦勇卢玲玲易同生陈贞龙袁航高为程曦西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室陕西西安710054 西安科技大学煤炭绿色开采地质研究院陕西西安710054 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221116 西北大学地质学系陕西西安710069 中国煤炭地质总局航测遥感局陕西西安710199 贵州省煤田地质局贵州贵阳550008 中国石油化工股份有限公司华东油气分公司江苏南京210011 贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心贵州贵阳550008

煤层气井的产出水蕴含着重要的地质与产能信息,揭示产出水的地球化学特征与主控因素,阐明产出水的演化路径及其与产能的内在关系,有助于理解产能的非均质性并为开发方案优化提供依据。近年来,黔西地区织金区块煤层气的勘探开发取得重要... 详细信息

煤层气井的产出水蕴含着重要的地质与产能信息,揭示产出水的地球化学特征与主控因素,阐明产出水的演化路径及其与产能的内在关系,有助于理解产能的非均质性并为开发方案优化提供依据。近年来,黔西地区织金区块煤层气的勘探开发取得重要突破,这为中国南方多层、薄层状煤层条件下煤层气的开发提供了技术示范,但仍然存在产出水质变化大、产能不确定性高、控产因素不明等问题。通过采集黔西地区织金区块上二叠统长兴组—龙潭组煤层气井的产出水样并开展水文地球化学测试,探讨了水化学特征、演化路径及其产量判识意义。产出水质包括Na-HCO_(3)型与Na-Cl型,前者的总固溶体(TDS)含量为944~2681 mg/L,后者的TDS含量为3603~8800 mg/L。以TDS含量为刻度,水样的5个聚类(聚类①—聚类⑤)代表地下水的滞留程度依次增高。脱硫酸作用、阳离子交换吸附作用、浓缩作用是控制产出水化学特征与演化的主要因素。产出水的水质变化先后经历了氧化条件下补给作用主导的低TDS含量(3000 mg/L)对应高产井。提取煤层气产量判识的关键水化学指标及其临界值,通过分析TDS含量和Cl^(-)、Na^(+)、Sr^(2+)等特征离子浓度可更有效地判识高产井;借助脱硫系数可更有效地判识低产井。黔西地区织金区块煤层气井的选址应避开地下水径流强烈地带,布设在具有高TDS含量、高Cl^(-)含量、低SO_(4)^(2-)含量的滞留区,珠藏次向斜轴部为布设煤层气井的有利区。水动力干扰及其诱发的低效降压仍是制约直井/定向井多层合采产能效率的重要因素。研究成果可为织金区块煤层气的高效开发与产出水的处理提供依据。

关键词：产出水水化学演化黔西地区煤层气合采流体干扰

相邻工作面开采扰动下覆岩破坏及地表沉降特征研究

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煤炭技术 2024年第9期43卷 6-11页

作者：喻军健张庆海纪新波陈军涛范铭今李果山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 山东鼎安检测技术有限公司济南251600 山东能源新矿集团孙村煤矿山东泰安271219 矿业工程国家级实验教学示范中心山东青岛266590

为研究相邻工作面开采扰动下工作面上方覆岩破坏及地表移动特征,以新疆某矿地质条件为基础,采用相似材料模拟试验研究了相邻工作面开采扰动下工作面上方覆岩破坏特征,并结合数值模拟分析地表沉降规律。研究表明:受相邻工作面采动影响,... 详细信息

为研究相邻工作面开采扰动下工作面上方覆岩破坏及地表移动特征,以新疆某矿地质条件为基础,采用相似材料模拟试验研究了相邻工作面开采扰动下工作面上方覆岩破坏特征,并结合数值模拟分析地表沉降规律。研究表明:受相邻工作面采动影响,工作面上方覆岩非贯通裂隙左侧和左下方各发育有两段微小横向非贯通裂隙,导水裂缝带高度由74.5 m发育至78.2 m;相邻工作面开采后中间区段煤柱由于支撑压力叠加,覆岩产生较高的剪切破坏,工作面覆岩破坏高度受二次扰动影响提高12.35%,整体破坏形态呈“马鞍形”;结合地表沉降监测数据,单工作面开采地表沉降值2.85 m,移动下沉曲线呈“V”形,受相邻工作面采动影响,地表下沉系数增长6.7%。研究结果可为类似矿井工作面安全开采提供参考依据。

关键词：相邻工作面覆岩破坏地表沉降下沉系数导水裂缝带

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页岩气井返排规律实验与微观力学机制分析

石油钻采工艺 2022年第4期44卷 461-467页

作者：阎续孙敬刘德华中石化江汉石油工程有限公司页岩气开采技术服务公司长江大学湖北省油气钻采工程重点实验室湖北省页岩气工程研究中心

针对页岩气井压裂液返排规律认识不清,影响实际页岩气生产井工作制度优化的问题,采用岩心流动实验和气、水与储层岩石的微观作用力分析等方法,研究了压裂液返排规律和机制。研究结果表明,储层矿物成分差异是影响压裂液返排速度、返排率... 详细信息

针对页岩气井压裂液返排规律认识不清,影响实际页岩气生产井工作制度优化的问题,采用岩心流动实验和气、水与储层岩石的微观作用力分析等方法,研究了压裂液返排规律和机制。研究结果表明,储层矿物成分差异是影响压裂液返排速度、返排率的主要因素,黏土矿物含量高的储层返排速度慢、返排率低,而返排压差大小只影响初始返排速度;通过分析压裂液在储层有机孔和无机孔的微观分子作用力,给出不同孔径对应的返排压差,进而可依据总孔隙分布折算不同类型储层合理返排压差;最后建立了基于单孔模型的累积返排量的计算方法。研究成果对分析压裂液返排规律和确定合理生产制度具有实际意义。

关键词：页岩气压裂液返排微观力学单孔模型

鄂尔多斯盆地延长探区陆相页岩气勘探开发进展、挑战与展望

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中国石油勘探 2020年第2期25卷 33-42页

作者：杜燕刘超高潮郭超刘刚徐杰薛培陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院 710065 陕西省陆相页岩气成藏与开发重点实验室全国石油和化工行业陆相页岩气工程研究中心

鄂尔多斯盆地为大型富油气叠合盆地,发育二叠系和三叠系多套页岩层系,陆相页岩气资源丰富。相比较于海相页岩,陆相页岩存在较多特殊性,其勘探开发面临诸多挑战,制约陆相页岩气难以实现经济开采,在地质特征、资源背景及勘探开发技术等方... 详细信息

鄂尔多斯盆地为大型富油气叠合盆地,发育二叠系和三叠系多套页岩层系,陆相页岩气资源丰富。相比较于海相页岩,陆相页岩存在较多特殊性,其勘探开发面临诸多挑战,制约陆相页岩气难以实现经济开采,在地质特征、资源背景及勘探开发技术等方面对鄂尔多斯盆地页岩气勘探开发实践中取得的成果进行归纳,对目前的技术难点进行分析,以期在陆相页岩气发展进程中,有效利用机遇及时应对挑战。综合分析认为:延长探区陆相页岩厚度、有机碳含量、成熟度、含气量等参数达到国家标准规定的页岩气有利层段参数下限标准,具备页岩气成藏地质条件;陆相页岩气在宏观和微观非均质条件控制下,相态和规模上具有差异性富集特征,存在吸附成藏和吸附+游离复合成藏两类成藏模式,不同成藏机理指导陆相页岩气有利区优选及页岩气井生产。陆相页岩气勘探实践中形成多项关键配套工艺技术,建立起适用于强非均质性陆相页岩的测井评价方法,研发出适用于陆相页岩的水基钻井液体系和系列钻完井配套技术装备,形成CO_2压裂技术体系和井场废液回收处理—利用技术。同时,面临精细"甜点"预测、钻井提速提效、压裂环保增效、降低成本等诸多挑战。目前中国陆相页岩气仍处于勘探开发初期,成本高,初期产量低,还需通过开展陆相页岩气勘探开发先导性试验,实现科技突破,形成资源接替,促进陆相页岩气产业取得经济效益。

关键词：鄂尔多斯盆地延长探区陆相页岩气勘探开发进展挑战展望