煤层气非饱和流阶段非稳态流固耦合渗流的一维摄动解析解

煤层甲烷运移包含渗流场、变形场和应力场的动态耦合过程，考虑到渗流过程中水－气两相不溶混流体与固体耦合作用，建立了非饱和水流阶段非稳态渗流问题的流固耦合数学模型，对该强非线性数学模型采用摄动法及积分变换法进行解析求解，并讨论了其压力动态特征，分析了压力随饱和度S及时间t变化的情况和气相以及耦合作用的影响。图4，参6。     

不同温度条件下型煤吸附CH4/CO2混合气的实验研究

为研究不同温度条件下型煤对CH4/CO2混合气的吸附规律,利用自行研制具有温度调控功能的吸附实验装置,对型煤试件(φ50 mm×100 mm)进行不同浓度CH4/CO2混合气的非等温吸附实验。研究结果表明：在同一温度下,混合气中CO2浓度越大吸附量越大,CO2的吸附能力大于CH4,混合气吸附曲线介于煤对纯CH4和CO2两者之间,型煤对于混合气的吸附量明显小于相同条件的煤粉试样。不同温度下,同一实验压力吸附量出现了先升高后降低的趋势,在40℃时出现最大值;吸附平衡时,游离相中CO2的相对浓度普遍降低,在40℃时下降幅度最大。因此注入CO2可以有效置换煤层CH4,在40℃时CO2相对浓度越高,驱替效果越明显。     

井巷掘进中控制爆破枝术的应用

在井巷掘进中采用光面爆破、预裂爆破、空眼法等技术,能取得良好的爆破效果,提高施工的安全性,降低成本,给施工企业带来较好的经济效益和社会效益。     

非均质热弹塑性损伤模型及其在油页岩地下开发热破裂分析中的应用

地下加热开发油页岩面临着储层渗透性极低或不渗透的难题,在油页岩层各井间形成渗透带关系到油页岩地下开发的成败,油页岩加热过程中的热力和化学作用是形成渗透带的重要条件.针对油页岩地下开发存在的上述问题,首先建立油页岩非均质热弹塑性损伤模型;然后较系统地给出确定损伤变量的方法,并将热膨胀系数、热传导性、比热、弹性模量、抗拉压强度等材料参数作为满足Weibull分布的随机变量,利用Matlab和Monte Carlo方法实现数值计算物性参数的随机赋值,对油页岩地下开发加热过程中热力破坏问题进行数值模拟.研究结果表明:组成油页岩各种矿物颗粒热膨胀和弹塑性性质的不同及其分布的随机性,导致油页岩加热过程中温度场、变形场和应力场的非均匀性,使得油页岩颗粒间变形不协调和油页岩热解产物释放引起油页岩材料与结构性能发生不可逆的劣化损伤,这是油页岩发生热破裂的主要原因;热传导方式加热油页岩,温度的传递比较缓慢,加热井和生产井的间距不宜过大,对油页岩储层性质存在差异时,注热井应选择较高热导率的区段;油页岩的层理对油页岩地下原位开发形成渗透带至关重要,油页岩达到热解温度会产生附加的膨胀力,首先在层理处开裂,应充分利用油页岩层理赋存条件改造其渗透性.     

不同饱和度天然气水合物加热分解界面变化规律

针对热激法开采过程中水合物分解界面变化影响水合物安全高效开采的问题,运用实验分析、理论研究和数值模拟相结合的方法,自制水合物加热分解界面测量实验装置,进行不同初始饱和度水合物加热开采过程中分解界面变化的实验研究,并通过数值模拟进一步分析温度对水合物分解界面的影响。研究表明：水合物分解界面移动距离与初始饱和度之间近似呈线性负相关关系,与其作用时间的算术平方根近似呈线性正相关关系;水合物分解界面的移动速率先快后慢,速率下降幅度为80%;初始饱和度是影响水合物藏开采效率的重要参数之一;适当升高加热温度有利于加快开采过程中水合物分解界面移动速率。合理控制水合物开采过程中分解界面的移动距离和移动速率对水合物藏安全高效开采有实践性指导意义。     

膨润土干湿循环变形实验研究

膨润土作为防渗材料填充在煤炭开采产生的采动裂隙区保护地下水资源的过程中,地下水位的变化使膨润土受干湿循环作用。为获得膨润土干湿循环条件下脱湿与吸湿变形规律,对不同初始含水率膨润土试样进行脱湿与吸湿变形实验。结果表明,膨润土脱湿变形呈现明显的非均匀性且出现龟裂现象。利用Matlab编程识别图像方法,得到了不同初始含水率下膨润土脱湿收缩与吸湿膨胀变形随含水率变化规律曲线,从中可以看出,膨润土脱湿收缩过程曲线斜率变大,吸湿膨胀过程曲线斜率变小;初始含水率越高,缩胀变形越明显。通过实验数据拟合出了与变形过程和初始含水率相关的双参数递增指数函数关系。膨润土脱湿后重新吸湿,干缩与湿胀曲线不重合,且初始含水率越低,干缩与湿胀曲线越接近。     

天然气水合物降压分解诱发储层变形破坏正交数值模拟实验研究

使用降压法进行天然气水合物开采时,天然气水合物沉积层的失稳破坏是制约其有效开发的关键因素.考虑水合物饱和度和有效应力同时变化对水合物沉积层主要力学参数的影响,建立天然气水合物降压分解诱发储层变形破坏的流固耦合弹塑性模型,编制USDFLD子程序,采用正交数值模拟实验方法,研究初始水合物饱和度、井底压力和有效主应力差对水合...     

热力作用下煤层注CO_2驱替CH_4试验研究

为研究体积应力和温度对于煤层注CO2条件下CH4驱替量的影响规律,利用自制三轴吸附解吸试验装置,对煤试件开展考虑煤层体积应力和温度热力作用影响的与煤层等孔隙压注CO2驱替CH4试验研究。试验结果表明:相同温度条件下,气体吸附量随体积应力增加逐渐减小,下降梯度明显;体积应力是煤层CH4驱替量的主要影响因素,拟合得出20~50℃区间内煤层CH4驱替量随体积应力变化的计算公式。在相同温度条件下,随着体积应力增加,CH4驱替效率逐渐减小,近似于线性变化规律;随着温度升高,CH4驱替效率上升显著且梯度明显。在相同温度条件下,随着体积应力增加,置换体积比相应增加;随着温度升高,置换体积比减小,近似呈等梯度下降规律。     

木城涧煤矿异常条件下回采底分层空间模拟试验研究

通过对北京矿务局木城涧煤矿不具备常规条件下十槽煤底分层的相似材料模拟试验研究 ,证明了回采上分层时顶板冒落情况和矿压显现规律 ,初步探明了留与不留煤皮假顶情况下 ,回采下分层时顶板岩层二次失稳情况和矿压显现规律 ,为类似条件下开采底分层制定合理的回采方案、安全技术措施等提供重要的依据     

残留煤层封存CO2试验研究

为了研究气体压力和温度变化对残留煤层封存CO2的影响规律,利用自制的吸附试验装置,开展气体压力和温度影响的CO2吸附试验.试验结果表明:在相同温度条件下,随着气体压力升高,CO2吸附量增大,而增长梯度逐渐减小,其变化规律符合Langmuir方程;在相同压力条件下,CO2的吸附量随着试验温度升高而减少,变化梯度逐渐减小;利用Langmuir方程对试验数据进行拟合,拟合结果与实际结果之间误差不超过5％.试验所得结论为残留煤层永久封存CO2提供理论依据.