顺层抽放钻孔垂向偏移规律研究

通过分析发现顺层抽放钻孔在垂直方向的偏斜受多种因素的影响,虽然钻杆自身弯曲变形导致钻孔向下偏移,但钻头前方煤体力学模型以及钻孔内残留钻屑将导致钻孔轨迹向上偏移,综合表现为钻孔在垂直方向上偏移,在煤矿井下的现场实验和考察也验证了这一分析结果。     

泥—砂互层地层水压致裂过程的三维数值分析

在油气田开采工程中,水压致裂技术已经成为油气开采、低渗透油藏增产的主要技术措施。基于RFPA3D并行计算程序,建立了泥—砂岩互层条件下水力压裂的大规模计算模型。数值计算结果表明:拉应力在水力裂纹的形成、发展、延伸和贯通过程中都起到了至关重要的作用,即两种情况下的水力裂纹都是张拉型的;水力压裂破裂面总是在最大主应力面内,并且垂直于最小主应力方向;岩石破裂过程具有声发射特征,同样在水力压裂过程中,声发射可以用来衡量水力裂纹发生扩展的部位和能量的大小。在泥砂互层条件下,由于泥岩的残余强度较砂岩高,在受拉状态下岩石仍保持一定的强度,可压性要比砂岩低,因此在压裂过程中,需要采取相应的缝高控制技术,以增大裂缝长度。     

“两堵一注”封孔工艺在银北矿区的应用研究

针对银北矿区抽采钻孔普遍存在封孔质量差、抽采浓度低及有效抽采时间短的难题，通过理论分析和现场试验，确定了“两堵一注”带压封孔的工艺技术参数。研究结果表明，赛瑞封孔剂结合“两堵一注”的封孔工艺克服了原封孔工艺中存在的弊端，加长了封孔深度和封孔长度，有效提高了煤层瓦斯的抽采效果，具有较好的适用性。     

石油修井泥浆泵受压端面密封结构优化

为确保石油修井泥浆泵受压端面密封良好，保障石油修井工程安全进行，依据石油修井泥浆泵工作原理，分析采用上游泵送机械密封方式的密封机理。在此基础上，以泄漏量最小与液膜轴向刚度最大为目标函数，构建泥浆泵受压端面的优化设计模型。通过设定闭合力并启用计算程序，优化由石油修井泥浆泵的结构参数与实际修井工程工况相关参数组成的设计变量，实现受压端面密封结构优化。实际应用表明，在设定闭合力条件下，液膜轴向刚度与槽深呈负相关，且槽深在26 μm以下时，泥浆泵的泄漏量相对较小，此时泥浆受压端面的密封性较好。     

不同瓦斯抽采钻孔封孔工艺封孔效果的现场试验对比研究

为了考察不同封孔工艺在低渗透煤层中的瓦斯抽采效果,通过现场瓦斯抽采试验,对比分析了传统封孔、自胀式封孔、袋装封孔、封孔器封孔以及主动承压式封孔5种封孔工艺的钻孔瓦斯浓度变化特征,介绍了主动承压式封孔工艺的工艺原理。结果表明:主动承压式封孔工艺的钻孔瓦斯浓度在抽采初期呈上升趋势,随后缓慢降低并稳定在70%左右,钻孔瓦斯浓度出现显著衰减的时间为70～80 d,高瓦斯浓度抽采的时间长达91 d,远高于相同条件下采用其他封孔工艺的抽采钻孔;此外,采用该封孔工艺的钻孔瓦斯浓度自孔底向孔口仅衰减14%,为各类封孔工艺中瓦斯浓度衰减最低的封孔方式。综合对比各类封孔工艺下抽采钻孔瓦斯浓度变化特征、瓦斯浓度显著衰减时间和高浓度瓦斯持续抽采时间等指标,采用主动承压式封孔工艺可以取得良好的瓦斯抽采效果。     

泥页岩纳—微米微孔隙封堵评价方法

针对普遍存在于泥页岩中的纳—微米孔隙结构,很少有可靠的方法对其进行封堵实验评价。目前,模拟评价泥页岩微孔隙的介质,大多是人造岩心、砂盘以及微裂缝等,尺寸大多处于微米级别以上,很难达到泥页岩所具有的纳米级微孔隙。针对该难题,通过电镜扫描和岩心驱替实验等分析方法,选取微孔隙尺寸大小、孔隙度以及渗透率与龙马溪泥页岩相当的露头泥页岩制备岩心,并使用泥页岩微孔隙封堵效果评价装置,进行动态封堵压力传递实验。介绍了该装置的组成、操作方法以及特点,给出了封堵效率的计算公式。通过室内封堵压力传递实验,验证了该装置稳定性好和重复性好等优点。实验结果表明,该装置及方法能较好地评价不同加量,提高不同种类纳米材料对泥页岩微孔隙的封堵效率,还能够筛选出合适性能优异的纳米封堵材料,为解决泥页岩井壁难题提供了一种扎实可靠的实验新方法。     

深部低透煤层瓦斯抽采钻孔封孔方式研究

针对深部低透煤层瓦斯抽采钻孔封孔质量差的问题,分析了我国煤矿瓦斯抽采主要封孔方式技术特点以及存在的问题,认为巷帮及钻孔周围煤体应力“三带”分布、贯通裂隙发育情况及合理封孔深度的研究不够透彻,注浆压力和时间不足,钻孔应力失稳流动通道闭合、塌孔、淤塞等情况无法有效防治,是造成瓦斯抽采封孔效果不理想的主要原因。提出了研究扰动影响下钻孔周围煤体贯通裂隙发育情况,合理封孔深度,提高“两堵一注”囊袋堵头强度、注浆压力和时间,实施二次封孔以及孔壁支护等方面的改进对策,对深部矿井提高瓦斯抽采效率和安全生产具有重要的理论和现实意义。     

固液两相膏体分时段密封技术研究

瓦斯是煤形成过程中的伴生气体,不同煤质的瓦斯含量差别巨大。井下作业环境中的瓦斯含量是煤矿井下作业能否顺利开展的重要的指标之一,为了将这一瓦斯浓度降低至安全范围以内,往往会采用不同形式、不同位置的钻孔预抽煤层瓦斯。钻孔的封堵严密度很大程度上决定了瓦斯的抽采效果。运用数值模拟和试验相结合的方式确定了钻孔密封深度,测试了固液两相膏体采用不同方法时钻孔的密封效果。试验表明固液两相膏体分时段密封钻孔取得了良好的效果,超过了预期目标。研究对井下预抽瓦斯钻孔密闭具有重要意义。     

突出煤层卸压增透后封孔技术研究与应用

为了解决突出煤层水力化卸压增透后,普遍存在瓦斯抽放钻孔塌孔严重、钻孔封堵难度系数大、抽采出的瓦斯浓度低、抽采衰减速度快、抽采钻孔经常出现一氧化碳等问题,传统的封孔工艺不能有效解决煤层中的裂隙对瓦斯抽采钻孔的影响,通过对高应力突出松软煤层封孔技术的研究,制定了八矿高应力松软煤层封孔工艺,提出了反压注浆封孔工艺方法。降低了瓦斯抽放钻孔漏气率、增强钻孔密封性、提高抽采浓度、消除钻孔自燃隐患,实现了瓦斯抽采最大化。     

顺层预抽钻孔封孔技术优化及应用研究

煤矿井下顺层预抽钻孔封孔应根据不同倾角类型有针对性地采取优化措施。通过对平庆煤矿封孔现状的考察和大量的封孔优化对比实验,得出顺层预抽钻孔孔口免抽段长度、使用钻屑量与地应力之间存在的函数关系,确定了合理封孔深度。从瓦斯抽采效果、经济性、操作难易程度综合考虑,对比分析得出不同类型倾角顺层预抽钻孔封孔优化技术,并在现场实际使用论证。上行钻孔封堵孔外,下行钻孔封堵孔内,近水平钻孔封堵孔内和孔外。不同类型倾角顺层预抽钻孔封孔优化后,提高了抽采浓度,缩短了煤层预抽时间,保障了煤矿安全开采。     

“两堵一注”+内外双管封孔法在顺层钻孔封孔中的应用研究

基于对孔周裂隙分布特征及巷周煤岩蠕变特征的分析，确定了顺层钻孔漏气的原因，并结合义棠煤业10号煤层的赋存条件，提出了顺层钻孔“两堵一注”+内外双管封孔方法。现场应用表明，该方法可有效封堵孔周的裂隙和巷周煤体蠕变造成的裂隙，且取得了良好的封孔效果。     

沿海高渗流砂层立井井筒冻结事故分析

针对高地下水流速低结冰温度的砂性地层中冻结井筒冻结壁不交圈情况,以沿海地区某副井冻结为例,分析了冻结设计中冻结壁厚度、平均温度、冻结孔分布和深度等参数不合理之处,并提出了选取建议,同时对冻结期间盐水温度进行了统计。研究表明,机组配置不够、盐水进回水温度差过大是造成冻结壁未交圈的人为控制因素,认为在冻结施工全过程中排除人为因素干扰是冻结工程成败的关键之一。