U形井注气加热原位裂解油页岩工艺及其数值模拟

针对油页岩地下原位裂解技术,提出了U形井注高温氮气加热油页岩的工艺方法并介绍了其优势。结合吉林省农安县油页岩的地层条件,建立原位裂解的物理模型,应用计算机软件进行了模拟,得出了U形井水平段长度与原位裂解效率之间的关系,优化了U形井水平段的长度以获得最高的加热效率,当水平段长度为150 m时,原位裂解的效率最高,加热效率因子为35.51℃/(m·d)。     

层理角度影响下油页岩优势冲击破碎角度研究

油页岩包含大量层理结构,层理角度的变化会造成破碎形式与破碎粒度的较大差异。为明确层理角度影响下油页岩破碎形式与粒度特征,确定油页岩优势破碎角度,开展油页岩破碎筛分、含油率测定、电镜扫描分析和数值模拟研究。研究结果表明:3～1 mm粒径范围的油页岩颗粒含油率高,是油页岩颗粒破碎的优势粒径范围。油页岩破碎形式受层理结构影响,不同层理角度下,其破碎形式可以分为5种,即穿层劈裂破坏、穿层剪切破坏、劈裂穿层破坏、剪切破坏和劈裂型的剪切张拉破坏。70°、80°和90°层理角度下,破碎后油页岩的粒度较小,优势粒径颗粒含量均达到40%以上。其中80°层理角度优势粒径颗粒含量最高,90°层理角度油页岩颗粒均匀性更好。可以认为油页岩的优势冲击破碎角度为80°～90°。油页岩破碎后的粒度分布函数本质上是对其破碎颗粒分形分布的描述,在此基础上以Weibull分布函数模型对其破碎粒度进行定量描述,结果较为准确。     

筛分式破碎机在油页岩破碎中的应用

我国油页岩储量丰富是21世纪非常重要的接替能源,油页岩在加工利用前的第一道工序就是进行破碎作业,因此选择合理的破碎设备将对油页岩的综合利用具有重要的意义。文章介绍了油页岩破碎作业中对破碎机的选型要求、筛分式破碎机基本工作原理及筛分式破碎机在破碎油页岩物料的一些显著特点,最后介绍了筛分式破碎机在油页岩破碎中的应用。     

低透性煤层气储层循环冻融增透技术研究

针对我国低透性煤层气储层地面抽采研究现状,归纳了影响抽采率的主要因素,分析了国内外煤层气地面常规抽采技术的使用条件,介绍了2种新型煤层气抽采技术。在此基础上,基于煤岩层的冻胀性质,将岩体力学冻融破坏机理引入煤层气抽采技术中来,提出低透性煤层气储层循环冻融增透的方法,为低透性煤层气抽采技术提供一种全新的发展方向。     

农安油页岩水力压裂模拟及实验研究

裂隙的数量和尺寸会影响油页岩原位开采的成本与效率,开采前需对油页岩进行水力压裂来建立或扩展裂隙,而压裂过程中的破裂压力是一个重要的参数。以农安矿区油页岩为研究对象,数值计算了其射孔完井下的水力压裂的破裂压力并采用真实破裂过程分析软件(二维渗流分析版)对水力压裂过程进行数值模拟,得到油页岩破裂压力。同时对该矿区油页岩压裂进行了实验对比,验证了数值模拟的有效性。对比结果表明模拟值、实验值较计算值均偏大。     

油页岩原位开采地下冷冻墙缓冲距离研究

油页岩原位高温开采,需要在矿区周边建立地下冷冻墙以阻止地下水的流入,防止油气的泄漏。油页岩的高温开采区与地下冷冻墙的冷冻区之间的缓冲距离影响油岩页的开采效果及地下冷冻墙的制冷效果,也影响整个工程的施工成本及运行费用。采用理论计算、数值模拟分析的方法,以最低成本为目标,对合理的缓冲距离进行了详细计算与分析,确定出了合理的缓冲距离,为油页岩高温开采地下冷冻墙的设计提供了理论指导。     

高压-工频电加热原位裂解油页岩的试验研究

随着能源的短缺加剧,油页岩资源的开采受到重视。地表干馏油页岩的方法,对于吉林地区的油页岩资源并不适用。研究一种新的原位开采油页岩的方法是非常必要的。经试验,高压-工频电加热原位裂解油页岩的方法是可行的,可以成功地产生油气,应进行进一步的研究。与壳牌公司的ICP技术相比,该方法更适合油页岩储量大、储层薄的吉林地区。     

深井油页岩伴生条件下第三系煤层巷道围岩控制技术研究与应用

为解决深井油页岩伴生条件下第三系煤层巷道围岩节理裂隙发育、煤岩体强度低、围岩初期变形量大且长期蠕变的支护难题,针对矿井煤系地层断层数量多落差大、地应力水平高、巷道频繁穿越不同岩层等复杂地质条件,在系统地质力学测试、围岩可锚性试验、断面形式与支护参数选取原则确定的基础上,采用强力锚网喷支护与破碎围岩注浆加固于一体的围岩控制方法,实现了对深井油页岩伴生条件下巷道围岩的有效控制,改变了传统深部复杂巷道变形持续时间长、变形量大、维护难度高的特征,显著改善了巷道围岩控制效果。     

油页岩在不同温度下内部微观结构的研究

针对油页岩内部结构在温度作用下变化的研究,利用显微CT试验机,对不同温度下的油页岩进行扫描,观察油页岩在不同温度热解后内部结构的变化。     

油页岩渣在丁苯橡胶中的应用研究

磨细油页岩渣(岩渣)以基本配方加入到丁苯橡胶中,结果发现:它的填充对丁苯橡胶拉伸强度、300%定伸应力、硬度及扯断伸长率的提高,稍低于填充通用炭黑时,但均优于填充轻钙的和空白试样;对扯断永久变形的影响,稍高于其中任一体系;而对撕裂强度体系的提高,都高于通用炭黑和轻钙填充体系.故岩渣可部分或全部替代通用炭黑,用于丁苯橡胶的增强.     

冻融和碳化交替作用煤矸石混凝土耐久性研究

为探究冻融和碳化交替作用下煤矸石混凝土的耐久性,利用冻融与碳化循环试验,研究其质量、动弹性模量、强度及碳化深度等方面损失特性,分析冻融和碳化相互作用机理。结果表明:质量损失率与循环数呈正相关;相对动弹性模量与循环数呈负相关,显著性为水灰比0.75水灰比0.65水灰比0.55;冻融对强度增长起负作用,损失率为0.32%~2.06%,碳化使强度增长,最大增长率7.11%;碳化与时间呈正相关,碳化-冻融对碳化影响比冻融-碳化显著,碳化差值0.94~2.07 mm。冬春交替对其损失率影响比秋冬交替更显著。     

冻融交替作用下煤矸石混凝土性能裂化的研究

为探究冻融交替作用下煤矸石混凝土性能裂化规律,采用快冻法,分析不同水灰比和含气量对其质量、动弹性模量及强度等方面损失特性影响。结果表明：质量损失率与循环数呈正相关,其显著性为水灰比0.75>水灰比0.65>水灰比0.55;水灰比为0.65和0.75时,其相对动弹性模量显著降低,降低变化率分别为9.56%、11.2%;不同含气量条件下强度损失率与循环数呈正相关,显著性为含气量1.8%＞含气量3.5%＞含气量4.4%。     

提高页岩干馏装置采油率的建议

分析了影响采油效率的三大因素，提出了改进建议。采用新的回收工艺对系统内含油瓦斯进行回收，以提高采油效益。     

御道口油页岩矿区钻井液的研究与实践

油页岩矿区地层结构复杂,钻孔施工中常有坍塌、掉块、缩径、钻井液漏失等现象发生,易造成埋钻、卡钻、烧钻等事故,且取心困难。通过综合分析并进行实验室试验研究,选择对御道口油页岩地层有较好抑制性的钻井液配方,在生产中选择正确的配制方法并保持好钻井液的性能。通过施工验证,取得了较好的施工效果和经济效益,并收集了大量经验数据,为今后在类似矿区钻探施工提供了技术支撑。     

全球页岩油资源分布与开发现状

我国页岩油资源丰富,但勘探开发起步晚,针对全球主要国家页岩油资源分布与开发现状进行系统研究,对我国开发页岩油具有重要的借鉴意义。本文针对全球主要页岩油生产国如美国、加拿大、俄罗斯等开展系统研究,总结各个国家的资源分布和勘探开发现状,研究了各国页岩油成功开发的技术手段和鼓励政策,并与我国进行对比,进而提出我国页岩油开发建议。     

油页岩截割和破碎设备的选型设计及应用

介绍龙口矿区井下能源分布情况,阐述了油页岩开采的必要性和重要性。通过研究其破碎机理,论证了油页岩截割及破碎设备的选型设计与加工的可行性方案,并根据第1个油页岩反采工作面试采成功的经验,提出今后油页岩开采的定型产品和反采优化工艺。     

深部油页岩巷道变形破坏机理及稳定性控制研究

针对民和盆地窑街煤田侏罗世典型陆相油页岩巷道多次翻修仍然无法保证正常生产需要的现状,结合油页岩沉积环境及其主要物理化学性质分析,采用岩石强度衰减非线性蠕变模型,通过数值模拟研究分析巷道围岩应力和围岩变形速率随时间的变化规律,指出围岩组分中较高的黏土类矿物成分在风化和水理作用下易膨胀崩解,时间效应对围岩强度的影响以及不合理的支护参数是巷道围岩变形失稳的根本原因.在此基础上提出了“高强预紧,适度让压,封闭裂隙,切断水源”的围岩控制技术,通过高强预应力让压锚杆、锚索配套碟形托盘、及时喷浆、注浆等方法实现深部油页岩巷道围岩稳定控制.在埋深800～ 850 m的集中运输下山应用该技术与以往的支护效果进行对比分析,表明提出的围岩控制技术有效控制了巷道变形破坏,保证了巷道的稳定性.     

裂缝渗流条件下页岩相似材料的电化学试验研究

为了研究裂缝发育和水体渗流作用对页岩的电化学规律,基于制作的A~D 4组页岩相 似材料,分别采用1~4倍单位炸药对其进行爆破致裂,并对4组页岩相似材料进行电化学测试。分 析试验结果发现：①渗流试验开始前,A、C和D 3组页岩相似材料的Nyquist图和Bode图性态一致 性较强、B组的一致性较弱;②渗流试验开始后,随着渗流作用时间的延长,A~D 4组页岩模拟材 料的Nyquist图和Bode图均产生了变化;③相同渗流时间条件下,4试验组阻抗模值的大小关系为A ＞B＞C＞D。研究表明：渗流和裂缝能够改善页岩相似材料的Nyquist图和Bode图的性态,渗流时 间越长、裂缝越是发育,页岩相似材料阻抗的降低程度越大。     

油页岩CFB渣对水泥胶砂性能的影响

以燃烧油页岩发电过程中产生的油页岩CFB渣为水泥掺合料,在了解油页岩CFB渣特性的基础上,探讨了掺量、细度对水泥胶砂试样需水量、力学性能的影响。结果表明：油页岩CFB渣具有较大的比表面积,颗粒形态呈不规则状。油页岩CFB渣作为掺合料替代水泥制备的胶砂试样需水量增大,强度降低。当其平均粒径达到1.29μm时,可充分发挥其填充效应,替代20%水泥可超过纯水泥胶砂试样强度。