花岗岩型干热岩储层信息获取方法及控震压裂技术介绍

干热岩型地热作为一种大储量的清洁能源,在日趋严峻的环保形势下,正在逐渐影响着世界能源格局,并成为学术界、政府和企业关注的焦点。开发花岗岩型干热岩需要建立增强型地热系统（EGS）,其核心是向储层钻井并压裂形成一定规模的裂缝网络,构建注入井和生产井的循环回路来提取热能发电。从瑞士Basel EGS工程、韩国Pohang EGS工程等花岗岩型干热岩EGS压裂工程案例可以发现,诱发地震已成为制约花岗岩型干热岩开发的关键因素,其原因在于未明确大尺寸高倾角结构面的具体位置,无法预测压裂液在压裂过程中的流动方向,导致压裂液进入此类结构面造成结构面滑移从而诱发地震。本文将针对此问题通过查明干热岩所在储层的信息对开发花岗岩型干热岩控震压裂人工热储建造方法进行介绍。     

湖南省干热岩资源潜力及有利区分析

根据湖南省区域地质背景,高热流区均处于板块构造带或构造活动带,在湖南幕阜山、沩山、诸广山等地区分布有范围较大的火山岩体,说明湖南省具备干热岩地热资源形成的区域构造条件。通过对省内出露地层、岩浆岩、构造、地温梯度和大地热流综合分析,发现湖南省花岗岩类岩体发育,存在大地热流值较高、生热率及放射性热保存较好的干热岩隐伏岩体。在此基础上,利用地球物理方法圈定了7个干热岩有利区。并通过体积法估算2～6 km深度有利区干热岩资源量约达1.18万亿t标准煤。     

基于热弹性理论的含结构面的干热岩井筒变形破坏规律研究

井壁稳定性控制技术是干热岩地热开发的前提条件。以青海共和GR1~#钻干热岩段遇结构面后井筒失稳为工程背景,基于热弹性理论,推导出三维应力状态下干热岩损伤破坏判断表达式,并运用COMSOL有限元软件建立热力耦合作用下干热岩井筒围岩稳定力学模型,研究温度、结构面厚度和倾角对含结构面的干热岩井筒变形破坏规律的影响。研究表明:干热岩井壁的变形量随温度、结构面厚度和倾角的增大而变大,且最大变形量发生在结构面的中部。同一条件下,结构面处的损伤大于花岗岩处,且温度和结构面厚度这2个因素对干热岩损伤影响较为严重;结构面为井筒围岩的弱面,钻井工程施工中应重点关注。     

干热岩储层高温条件下岩石力学特性研究

为了更准确掌握高温条件下干热岩储层的岩石力学性质,进一步指导干热岩钻井施工,通过室内试验进行了实时高温条件下的巴西劈裂试验、剪切试验、单轴压缩试验。单一试验采用同一钻孔同一深度采取的岩样,通过高低温箱控制器设置温度和恒温时间,以恒位移速率0.1 mm/min对试样进行加载,减少岩石宏观力学性质的离散性和试验过程偏差对试验结果的不利影响。试验样品为山东省文登—荣成—威海地区LGZK1井采取的二长花岗岩,通过获得试样破坏时的最大荷载值和变形数据,计算其抗拉强度、抗剪强度、抗压强度、弹性模量等力学性质参数,分析实时高温条件下岩石内部破坏机理和岩石强度差异。研究结果表明,在200℃以内,花岗岩的抗剪强度和单轴抗压强度升高、抗拉强度降低;随着温度的进一步升高,花岗岩的抗剪强度和单轴抗压强度降低,而抗拉强度持续降低;储层岩体温度和应力的升高,将使岩石的硬度增加、塑性增强。这些认识可为高热流花岗岩岩石力学性质的进一步研究提供基本参数,为高热流花岗岩型干热岩资源勘探开发过程中碎岩机具的选型、钻井工艺的选择、井壁稳定的控制等提供参考依据。     

中国干热岩勘查开发现状

介绍干热岩的概念及其特征.干热岩分布普遍,储量丰富,作为一种可再生的新型能源,具有环保、可靠安全、可持续性等优势.在简述国内对干热岩地热资源勘查开发研究现状的基础上,对目前干热岩开发存在的问题进行了总结,并指出了未来中国干热岩勘查开发工作应增强综合地球物理勘查技术的研究和干热岩钻探关键技术与装备的研究,利用干热岩勘查与评价的研究成果,树立干热岩钻探示范工程.     

石平川地区钾长花岗岩特征及其地质意义

结合石平川地区钾长花岗岩的空间分布、岩相学、岩石地球化学特征以及矿体分布特征,分析了钾长花岗岩与成矿的关系,认为钾长花岗岩为该区的主要控矿因素之一,为直接的找矿标志,为该区的找矿提供了重要的依据。     

KT178 型取心钻具在共和干热岩钻井中的应用

青海共和盆地干热岩资源富集于花岗岩地层,硬度高,研磨性强,部分层段裂隙发育,取心困难。针对干热岩地层和取心需求特点,研制了一套KT178型取心钻具,并配套设计了孕镶金刚石取心钻头。该钻具为单动双管取心钻具,可配套井底动力钻具使用,设计中注重对钻具外管、卡簧等关键部件的强度校核。在GH-01井和GH-02井中,经过两轮试验和优化,钻具逐渐成熟,获取了较完整的岩心样本,满足干热岩勘探取心要求,具备了向页岩气、水资源勘察等具有间断取心需求的同类工程推广应用的条件。     

河南省干热岩赋存地质环境及找矿方向

干热岩是战略性清洁能源,属于固体矿产范畴,其赋存条件受控于地质环境。在河南省干热岩资源调查项目基础上,结合国内外干热岩成藏特征和钻探成果综合研究分析认为:河南省干热岩热源主要以侵入岩体热传导和地幔热传导(深部隐伏断裂对流热传导)2种模式;其成藏环境必须具备巨大的稳定的高导热性岩体、巨厚的稳定的低导热性上覆盖层和深部热源3个基本条件。针对目前干热岩资源找矿理论和钻探存在的问题,提出了河南省干热岩初步找矿方向和建议,明确了加大钻探技术和工艺研发的重大意义。     

KT178型取心钻具在共和干热岩钻井中的应用

青海共和盆地干热岩资源富集于花岗岩地层,硬度高,研磨性强,部分层段裂隙发育,取心困难.针对干热岩地层和取心需求特点,研制了一套KT178型取心钻具,并配套设计了孕镶金刚石取心钻头.该钻具为单动双管取心钻具,可配套井底动力钻具使用,设计中注重对钻具外管、卡簧等关键部件的强度校核.在GH-01井和GH-02井中,经过两轮试...     

福建厦门地区花岗岩残积土物理力学参数统计分析

福建厦门地区广泛分布燕山期花岗岩,因长期的风化作用形成了一定厚度的花岗岩风化壳.近地表的残积土具有一定强度,是该区一般建筑物地基较好的天然地基持力层.探讨该区花岗岩残积土的物理力学性质的特征,对于工程建设具有现实意义.利用沈海高速公路(厦门段)工程地质勘察积累的岩土测试资料,根据统计分析原则,对厦门市同安区花岗岩残积土...     

软岩巷道围岩控制技术

为解决朱仙庄矿采用锚网喷+全封闭29U可缩支架支护巷道围岩变形量大、支护结构破坏严重的难题,提出了锚网喷+全封闭29U高强支架为核心的支护方案,并采用FLAC3D数值模拟软件对不同支护方式下的巷道围岩应力分布、位移和塑性区特征进行了对比分析。数值模拟结果显示锚网喷+全封闭29U高强支架支护巷道围岩应力集中区更靠近巷道中心,位移和塑性区范围均较小。工程实践表明,锚网初喷+全封闭29U高强支架支护巷道两帮收敛量和顶底板移近量的最大值分别为155 mm和270 mm,在矿压观测后期,巷道日变形量小于0.2 mm/d。     

大型软岩硐室围岩控制技术

古汉山矿井下联合卸载站硐室处于高应力节理化复合型软岩中，通过对软岩特征及变形特性的分析，根据二次支护理论，采用与软岩变形特性相应的支护形式对联合卸载站硐室围岩进行控制，充分利用软弱围岩的自承能力，使其由非稳定状态逐渐变为稳定状态，取得了较好的效果。     

深部复合岩层巷道围岩控制技术

针对深部矿井岩石巷道围岩整体变形量大、持续时间长、局部破坏严重的支护难题,以朱集矿-965东翼轨道大巷为工程背景,在进行系统地质力学测试、围岩变形破坏特征分析、支护形式选取与现场试验的基础上,对深部高地应力复合岩层巷道围岩控制技术进行研究。通过优化锚杆支护参数、合理选择护表形式与构件,实现了深部复合岩层巷道围岩的一次主动支护,有效控制了深部巷道围岩的长期持续变形,改变了深部岩巷"前掘后修、反复维修"的局面,取得了良好的现场应用效果。     

软岩硐室通道掘进围岩控制技术研究

本文针对五矿软岩巷道稳定性差的特点,对巷道掘进围岩变形破坏情况进行了分析,在此基础上进行锚杆、锚索支护参数的优化设计并对巷道表面进行了喷浆加固。对优化后支护效果进行了现场数据监测,监测结果表明:软岩硐室通道两帮围岩移近量和顶底板围岩移近量均大幅度降低,成功实现了对中央轨道大巷硐室通道掘进围岩变形的控制。     

受采动影响底板岩巷围岩的治理

海孜矿-700 m西大巷受到Ⅱ1023工作面回采矿压影响,由于在回采前采取了锚梁网索超前加固措施,回采稳定后采取锚注措施进一步加固大巷,经设点进行矿压监测,巷道稳定性较好,达到预期设计治理效果,满足了安全生产需要,为相似条件下的巷道治理提供了经验。     

柳海矿软岩巷道围岩控制技术

基于柳海矿巷道围岩松软、抗压强度低、遇水膨胀崩解、泥化松软、受压产生流变等典型软岩特征,在采用X射线衍射试验对煤,顶板泥岩成分的分析和现场调研的基础上,指出软岩的岩性、应力场变化、水以及时间因素是该矿软岩巷道失稳的主要原因,并据此提出合理选择巷道断面形式、提高围岩自稳能力、围岩注浆加固、非均称控制的巷道支护原则和支护技术关键,以及预留变形空间、高强高阻预应力变形控制与化学浆液封闭加固的综合控制技术.现场实测分析表明,该技术能够成功控制该矿1105工作面运输巷的稳定.     

急倾斜松软围岩回采巷道矿压显现及其支护

通过对柳新煤矿２５１材料道的现场观测结果进行分折，阐述了急倾斜松软围岩巷道的变形机理，得知两帮及底板是治理的主要对象，岩层挤压剪切破坏是底臌的主要原因，并提出支护的对策和建议。     

凿岩台车在硬岩矿山巷道掘进中的应用

吴集铁矿岩石属于很硬岩,在井巷掘进过程中,钻孔眼爆破均比较困难。为改善凿岩技术,提高生产效率,引进使用全液压凿岩台车作业;。同时对凿岩爆破参数进行设计优化,通过经分析计算,选用五空孔直孔眼掏槽和光面爆破技术;,最后根据岩石性质,合理布置装药参数和装药结构,并对警戒范围进行理论推算,确保施工安全。方案实施后,施工效率以及安全性等方面得以改善,同时通过成本分析明确未来成作业成本管控方向,根据岩石性质,合理布置装药参数和装药结构,并对警戒范围进行理论推算,确保施工安全。最后对施工质量控制以及台车使用效果和成本进行分析,为类似矿山提供借鉴经验。