利用压裂施工数据反演煤层岩石力学参数

应用常规的地面压裂施工压力资料,初步探讨了求取煤层岩石力学参数的新方法.该方法首先是由地面施工压力计算井底压力,为简单起见,根据煤岩压裂易形成短宽缝的特点,选取KGD模型,确定相应的许算公式.其实质就是利用裂缝宽度既与杨氏模量相关,又与裂缝净压力相关的特点,建立不同时间的井口压力与杨氏模量间的对应关系曲线.     

利用测井数据求取岩石力学参数与钻头选型

钻头的合理选型对提高钻进速度、降低钻井综合成本起着重要作用。利用岩石力学参数结合钻头厂家的使用说明进行钻头选型的方法是当今比较常用也比较合理的一种方法。但是岩石力学参数一般是通过岩芯实验的测定取得的,这项工作耗资大、过程复杂而且取得的数据点不连续。由于地层测井资料中蕴藏的地层特性信息含量十分丰富而且数据点连续,基于测井资料的这个特点,就可以建立地层岩石力学参数连续剖面,从而指导研究区块的钻头选型。     

大空间坚硬顶板地面压裂技术与应用

坚硬顶板强度高、破断步距大,矿压作用强烈,是煤矿顶板控制的一大难题,特别是特厚煤层开采条件时,因开采扰动范围广,大空间坚硬顶板破断失稳,造成采场矿压显现更加复杂、强烈。研究表明,坚硬顶板特厚煤层开采,高位厚硬岩层的破断失稳是造成采场强矿压的主要因素,但现有井下预裂技术无法控制。为此,提出了煤矿坚硬顶板地面压裂控制采场矿压的方法,开展了大型真三轴原位试件(2 060 mm×1 200 mm×1 200 mm)水力压裂试验研究,揭示了水压裂缝扩展形态及压裂全过程试件应力应变演化规律;给出了地面压裂关键层位范围,综合工作面采位、压裂层位、覆岩应力及裂隙发育特征,建立了压裂位置确定的理论模型及选取准则;给出了压裂面积-流量-时间的关系模型,得到压裂面积随压裂时间、流量的变化关系;研发了水压裂缝井上下微震一体化联合监测技术,综合前述研究,形成了大空间坚硬顶板地面压裂控制技术体系,并进行了垂直井、水平井压裂工程实践。结果表明,地面压裂裂缝扩展范围大,垂直井分级压裂裂缝扩展长度达250,218 m,裂缝宽度30～120 m,水平井分段压裂裂缝扩展长度196～216 m,裂缝高度43～50 m,裂缝扩...     

层理性页岩力学参数对水力压裂裂缝形态的影响分析

岩石力学性质及地应力等地质力学参数是进行储层压裂改造的基础数据,影响着整个压裂设计的准确性。由于页岩层理发育及矿物组成的复杂性、页岩力学性质的横观各向同性,所以基于传统力学模型获取的压裂参数设计将丧失意义。以横向各向同性模型体现层理发育页岩储层的力学性质,通过简化的横纵弹性模量和泊松比可以较好地表达出页岩的横观各向同性,并总结了横观各向同性地应力解释方法。基于上述理论,应用商业化水力压裂数模软件对四川盆地某层理页岩储层进行了压裂设计,比较横观各向同性模型与传统模型解释力学参数差异,非常规储层动静态力学参数转换,同时通过改变射孔位置研究了起裂点对裂缝形态的影响。研究发现,横观各向同性解释的杨氏模量、地应力要略高于传统方法,同时横观各向同性解释的地层地应力差较小,所以受不同射孔位置的变化对裂缝几何的形态影响要远远高于各向同性模型模拟的结果,特别是缝高变化更为明显。同时数据表明,在高应力区射孔将形成更为狭窄缝宽的水力裂缝,这会严重影响后续支撑剂的进入,以上结论将为提高页岩储层的压裂设计精确性给予重要帮助。     

峰峰矿区沉积环境对岩石力学参数的影响因素分析初步研究

该文分析研究了采自峰峰矿区碳酸盐—碎屑混合型海岸沉积和三角洲沉积体系的9个沉积单元(无岩浆侵入)的34组(400个岩样)岩芯样品的强度特征,提出了影响沉积岩层力学参数的四大因子:矿物成分、胶结物含量、裂隙发育程度、生物发育程度。     

齐大山铁矿露天边坡岩体力学参数确定

为分析齐大山铁矿东帮局部边坡稳定性,需获取边坡岩体力学参数.通过室内岩石力学试验得到3种岩性自然及饱水条件下的单轴抗压强度和抗剪强度,自然条件下的抗拉强度、弹性模量以及泊松比.综合Hoek-Brown法、费森科法及经验折减法对测得的边坡岩石力学参数进行折减,得出合理、准确的岩体力学参数.     

会东铅锌矿露天边坡岩体力学参数的确定

边坡稳定性计算中,需要对岩块试验数据进行工程处理,将其换算成岩体的力学参数之后才能用于工程计算。本文根据会东铅锌矿的具体工程地质与水文地质条件,运用已有的理论与经验方法,就岩石力学参数的工程处现问题作了一些探讨,提出了确定岩体力学参数的具体方法。     

煤岩与顶底板岩石力学性质及对煤储层压裂的影响

基于不同地区煤岩及顶、底板岩石样品的力学性质数据,总结了主要岩石类型的力学性质特征,重点对两者力学性质的差异进行了对比研究,分析了决定岩石力学性质的主要控制因素,如岩性、孔隙特征和含水率.以此为基础讨论了两者力学性质差异对煤储层水力压裂的影响.研究表明,岩石的强度随孔隙度的增大而减小;岩石的软化性取决于岩石的矿物组成与孔隙性,水分对不同岩性岩石强度的影响方式和影响程度存在差异.力学性质的差异,影响了煤层中地应力场的分布,使得煤层气井水力压裂表现出与常规储层水力压裂不同的特点.     

隧道岩石力学参数的随机—模糊统计分析

岩石力学参数与岩体力学参数的确定在岩石工程是极其重要的。但岩石的赋存环境存在许多的不确定因素,确定它们比较困难。由于岩体赋存条件的复杂条件和复杂性以及地质勘探工作量和实验工作量的限制,地质勘探取样存在随机性。实验工作中也不可避免的会产生误差,从而产生随机误差。同时岩石工程对岩石的分类、岩体的分类以及对样本的分组也是人为划分,从而岩石样本模糊性。传统的统计方法不适应处理模糊性,因此,应建立一种既考虑     

由滑体反算滑动面上的力学参数的一种数值方法

阐述了由两个滑体解联立方程的方法反算滑动面上的岩体力学参数，并通过实例进行了验证。     

李楼—吴集铁矿矿岩力学测试研究

为摸清李楼—吴集铁矿基础岩石力学资料,开展了岩石力学参数测试以及岩体质量评价方面的研究。首先对矿区典型岩体分布区域进行了工程地质调查;采用室内试验的方法测定了典型岩石的物理力学参数,通过折减得到对应岩体的工程力学参数;选用RMR分级法、Q系统分级法及BQ分级法对典型岩体质量进行了评价分级。测试及研究成果对李楼—吴集铁矿采矿方法、采场结构参数的优化均具有直接的指导意义。     

岩体水力定向压裂技术的研究

水力压裂是高效破岩技术之一,在煤岩层增透、卸压控制等方向应用较多。但是,目前煤岩体定向压裂控制方向的研究相对较少。为突破常规煤岩体压裂限制,本文研究水力破岩压裂技术的可控性及适用性。为分析水力压裂的定向控制性,开展了理论和数值分析,理论分析和数值分析结果相一致,在λ<1时,起裂、扩展压力随λ增加而增加,在λ>1时起裂压力、扩展压力随λ增加而减小,主裂纹沿最大主应力方向扩展;在近似等围压条件,定向控制裂纹可以引导和控制破岩主裂纹的扩展,且定向控制裂纹与最大主应力的方位角越小,定向控制裂纹对主裂纹引导作用越明显。基于理论和数值分析结果,可知水力定向压裂技术具有较好的应用价值。     

基于岩体冻融损伤特性的高海拔高寒地区露天矿边坡 岩体力学参数修正方法

高海拔高寒地区露天矿边坡岩体的冻融损伤特性对边坡稳定性至关重要。以某高海拔高寒地区露天矿边坡为工程背景,深入分析了冻融循环作用下高寒地区岩体力学特性的变化规律,创新性的提出了基于岩体冻融损伤特性的高海拔高寒地区露天矿边坡岩体力学参数的修正方法,并运用于该露天矿边坡岩体力学参数的修正,得到了可反映岩体冻融损伤的力学参数组,为露天矿开采边坡角的确定和边坡稳定性分析提供了可靠的基础数据。     

基于岩体冻融损伤特性的高海拔高寒地区露天矿边坡岩体力学参数修正方法研究

高海拔高寒地区露天矿边坡岩体的冻融损伤特性对边坡稳定性至关重要。以某高海拔高寒地区露天矿边坡为工程背景,深入分析了冻融循环作用下高寒地区岩体力学特性的变化规律,创新性的提出了基于岩体冻融损伤特性的高海拔高寒地区露天矿边坡岩体力学参数的修正方法,并运用于该露天矿边坡岩体力学参数的修正,得到了可反映岩体冻融损伤的力学参数组,为露天矿开采边坡角的确定和边坡稳定性分析提供了可靠的基础数据。     

套筒致裂法测试地应力的原理与方法

为更加精准地获得煤矿井下地应力的大小和方位,提出了一种测试地应力的新方法。该方法采用具有高频自动存储测试压力并生成压力-时间曲线功能的JHDC-1型地应力测试仪,通过对某个测试孔实施2次加压致裂,能够获得精确的油压值及相应的致裂方程。采用弹性力学中的圆孔应力集中理论,详细地剖析了油压值与致裂压力之间的换算关系,给出了三孔致裂法测试地应力的基本原理。并详细的阐述现场测试方法与步骤。该测试方法适用于各种地质条件和井下环境的测试,尤其适合煤矿井下地应力测试的现场使用。     

水压致裂预防冲击地压的机理与试验

通过对水压致裂试验前后煤粉钻屑量、微震事件和煤体电磁辐射对比,发现水压致裂后,接近水压致裂段煤体的煤粉钻屑量减小非常明显,煤体电磁强度和脉冲数均明显下降,水压致裂过程中微震事件显著增多。结果表明：水力压裂能够有效降低煤岩冲击倾向性和煤岩体的强度,改变能量释放速度、形式以及支承压力的分布状态。     

金山店铁矿充填法试验采场岩体力学参数的确定

矿岩自稳条件是制约阶段嗣后充填法采用以及实施效率的重要因素,其中,局部矿岩接触破碎带的稳定性严重影响着采场的整体稳定性。以金山店铁矿西区充填法试验矿块为工程背景,以室内岩石力学试验为基础,综合GSI围岩分级系统、Hoek-Brown强度准则、Georgi法与费森科法,对室内岩石力学参数进行折减,更加合理地确定岩体力学参数,为采场稳定性分析与支护设计提供岩石力学的支持。     

沿空切顶成巷段巷道围岩变形规律研究

以宏景塔一矿回采工作面为研究对象,基于切顶卸压无煤柱自动成巷技术原理,采用数值模拟计算和现场实测的方法,对该矿成巷段巷道围岩支承压力分布及围岩变形规律进行分析。研究结果表明：随着工作面向前推进,巷道围岩支承压力呈先增大后减小最后趋于稳定的变化趋势,支承压力稳定值为13.5 MPa;受工作面回采动压的影响,距离工作面70 m以内,锚索受力急剧增大到恒阻值、巷道围岩变形明显;距离工作面70~150 m,锚索受力迅速减小、巷道围岩变形逐渐变缓;在距离工作面150 m之后,锚索受力仅有微量变化、巷道围岩变形趋于稳定。因此确定支护体回撤保守安全位置为工作面后方150 m。工程实践表明：所设支护体回撤距离能够应对巷道围岩变形,成巷效果良好。     

近距离煤层工作面坚硬顶板水力压裂应用研究

针对石圪台煤矿31306工作面3-1煤层上覆采空区厚坚硬顶板不能及时垮落,致使工作面矿压显现剧烈等问题,本文在31306工作面应用水力压裂方法,并通过理论计算,合理地设计了钻孔的施工参数和布设方案,确定最优钻孔布设位置为基本顶细粒砂岩中部即煤层顶板上20m处,钻孔参数为1#钻场共2个孔径96mm且单孔长度为260m~510m的钻孔。现场监测结果表明：第一段钻孔总压裂时间为64min,总注水量为34立方,共出现3次明显的破裂点,在实施水力压裂后,工作面顶板来压明显破降33次,单段孔形成多组大规模的联通裂隙,顶板整体性大幅度降低,工作面可顺利进入采空区,水力压裂有效地解决了31306工作面上覆采空区坚硬顶板悬顶、矿压显现剧烈等问题。