煤柱中巷支护技术模拟实验研究

根据某矿煤层地质情况,通过支护模拟实验研究该矿井2号煤层的工作面开采情况,观测工作面之间煤柱的应力变化及变形破坏特征,待煤柱应力稳定后,模拟煤层开采现场巷道掘进支护,观测煤柱应力变化、变形破坏特征及矿压显现规律,并确定合理的支护方式及其参数。     

煤矿开拓巷道支护技术的应用研究

进行煤炭的采掘的前提是在矿井内掘进巷道。矿井越深煤炭矿产采掘的强度就越大,在这期间地质状况会越来越繁杂,这在极大程度上增加了巷道支撑保护活动进行的难度。因此,必须熟练的把握煤矿巷道支撑保护的技术,然后和现实中的矿产巷道互相融合,建造科学适宜的巷道支撑保护科技,确保煤矿巷道的稳固性和安全性,进而在最大程度上确保煤矿工作人员的生命安全。鉴于此,结合多年工作经验,对煤矿开拓巷道支护技术的应用研究提出了一些建议,仅供参考。     

泾河油田延安组煤层特性与井壁失稳机理

泾河油田在钻井过程中延安组煤层发生井壁失稳问题。通过对泾河油田延安组煤岩特性分析,应用井史与测井资料分析煤层井壁失稳情况,得出泾河油田钻遇煤层井壁失稳主要表现为井塌,约三分之一煤层发生中等与严重井塌,平均井径扩大率超过10%。最终证明,泾河油田延安组煤层失稳情况不是很严重,大部分煤层段为性状稳定的暗煤,一般井壁稳定性高;而失稳煤层段主要因为钻井液封堵性能不足导致割理、裂缝发育煤层和含泥岩夹层的劣质煤层坍塌。     

泾河油田延安组煤层特性与井壁失稳机理

泾河油田在钻井过程中延安组煤层发生井壁失稳问题。通过对泾河油田延安组煤岩特性分析,应用井史与测井资料分析煤层井壁失稳情况,得出泾河油田钻遇煤层井壁失稳主要表现为井塌,约三分之一煤层发生中等与严重井塌,平均井径扩大率超过10%。最终证明,泾河油田延安组煤层失稳情况不是很严重,大部分煤层段为性状稳定的暗煤,一般井壁稳定性高;而失稳煤层段主要因为钻井液封堵性能不足导致割理、裂缝发育煤层和含泥岩夹层的劣质煤层坍塌。     

煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用

为解决煤矿掘进开采中的安全问题,应当科学应用巷道掘进及支护技术,提高煤矿巷道整体支撑保护效果。本文首先介绍巷道掘进施工方法,探讨了巷道掘进需注意问题,并对巷道围岩锚固支护技术展开详述。     

吐哈油田煤层安全钻进技术

在分析煤层井壁失稳机理的基础上 ,对影响煤层井壁失稳的因素进行了逐一剖析 ,提出了一整套煤层安全钻进的技术措施。现场应用表明 ,该技术能有效地防止煤层坍塌 ,减少井下复杂情况及事故。     

煤层井壁稳定技术研究进展与发展趋势

井壁失稳是制约煤层气规模化开发的主要因素之一。掌握国内外最新研究动态、全面了解井壁失稳的影响因素和研究方法是开展井壁失稳研究的重要基础。从时间和地区上对煤层的井壁稳定进行了分类,归纳了煤层井壁稳定研究中存在的三大难点问题和三种主要研究方法。从煤层的井壁失稳机理、影响因素和研究方法入手,将其细分为煤岩机械力学、微观结构、化学特性、煤层的宏观地质构造、力学环境、煤层的力学分析模型和数值模拟等七个方面,结合各方面综述了国内外的煤层井壁稳定研究成果,预测了煤层井壁稳定技术的发展趋势。      

施工巷道塌腔对储罐基础稳定性影响的数值模拟

在地下工程施工建设过程中，隧洞开挖导致的施工巷道塌腔问题较为常见。基于我国某地下水封洞库工程施工巷道开挖过程中出现的施工巷道顶板塌腔情况，借助离散元数值仿真软件进行分析，研究出现塌腔后围岩变形特征及破坏机理。结果表明，随强度折减系数增加，围岩剪应变破坏区域逐渐增大，主要发生在拱顶及掌子面处，但未形成贯通至桩基础附近的破坏连通区域；施工巷道洞顶塌腔对围岩特征变量影响不大，施工过程中严格按照设计方案施工，不会对储罐基础产生较大不利影响；塌腔顶部仍为沉降位移最大的相对危险点，需要注意施工时是否会产生局部失稳现象。     

煤系地层坍塌压力预测与井眼轨迹优化

由于煤岩割理交错发育,采用常规井眼坍塌压力预测模型不能准确指导钻井作业,甚至有可能引发井壁失稳事故。通过分析煤岩理化性能和微观结构,确定井壁失稳类型以力学失稳为主;结合弹性力学、岩石力学、单一弱面破坏准则等理论,建立了煤岩地层水平井坍塌压力计算模型;以DB-X01井、DB-X04井与红河油田煤层段为例,根据所建模型进行井眼轨迹优化,得出最佳钻进井斜角与方位角;结合DB-X01井J₂kz煤层,分析了割理产状、地应力机制以及井眼轨迹对坍塌压力的影响,为煤系地层水平井井眼轨迹优化研究提供参考。     

基于解吸形变的煤岩稳定性评价

在煤层气井排采过程中,为了揭示剪切破坏产生煤粉的机理,基于弹性力学理论构建了诱导应力场的计算模型。基于剪切破坏准则,提出了煤岩失稳的判断方法。研究结果表明:地层压力越小,孔弹效应产生的诱导应力越大;地层压力低于临界解吸压力后,煤岩发生收缩形变,产生诱导应力。地层压力下降形成的诱导应力等于煤基质收缩的诱导应力与孔弹效应的诱导应力之和,随着地层压力降低,煤层剪切失稳的可能性上升,是形成煤粉的重要因素。     

煤层气钻井井壁稳定机理及钻井液密度窗口的确定

在煤层中钻井时,保持井壁的稳定具有重要意义。为此,利用有限元软件分析了近井壁裂纹尖端的受力状况,比较了尖端与井壁两处应力集中的情况,结果表明,裂纹尖端受力高于井壁的应力集中约一个数量级。从断裂力学的角度,研究了近井壁裂纹的扩展,分析了裂纹扩展在节理煤岩井壁失稳中所起的作用,讨论了裂纹表面闭合、孔隙压力及井壁渗透性等因素对井壁失稳的影响。利用经典断裂力学理论即应力强度因子理论和最大周向应力准则,对近井壁的裂纹进行了抽象建模,建立了煤岩井壁失稳的判据。根据失稳判据,提出拉剪破坏压力和压剪破坏压力的概念,两者分别为节理煤层钻井液密度窗口的上下临界值,两者之间为井壁稳定,两者之外便是井壁失稳。利用山西沁水盆地的岩心数据及现场钻井资料进行了实例计算,基于常规岩石力学方法求出的破裂压力和坍塌压力分别为19.1MPa、6.4MPa,而用所建立的方法得到的上下临界压力为18.1MPa、7.6MPa。由此证明了所建立的方法得到的密度窗口小于前者,与实际情况更加相符。     

褶皱区域内近距离煤层下位煤层首采面安全开采技术研究

为了使近距离煤层下位煤层回采巷道避开上部采空区的应力集中区,利用矿山压力理论计算了下煤层工作面巷道与上煤层煤柱的错距,提出了巷道布置方案;基于对向斜轴部附近岩层的连通性进行整体分析,提出超前疏放上层煤采空区动水量;为解决薄煤层工作面破煤、装煤、运煤效率低的难题,研究了人工干预下的自动化工作面技术及机械化沿空留巷技术.结...     

改进型低自由水钻井液体系在东海地区的研究与应用

东海地区地层复杂,煤层发育,井壁易失稳,且储层保护难度大。低自由水钻井液通过引入自由水络合剂和防水锁剂,降低钻井液中自由水含量,更好的实现井壁稳定和储层保护。改进型低自由水钻井液体系是在常规低自由水钻井液体系中引入深部抑制剂HPI、温压成膜剂HCM,有效封堵煤层,防止泥页岩水化,加固井壁。改进型低自由水钻井液已在东海地区成功应用,取得了良好的应用效果。     

英2井井壁稳定钻井液技术

针对英2井不同井段地层岩性特征,优选铝胺封堵防塌钻井液体系,采用合理密度支撑-多元协同抑制-双重封堵防塌技术,配合相应的现场施工工艺,解决了泥页岩水敏性强、长裸眼段井壁失稳、煤层坍塌及石炭系塌漏并存的难题。该井钻探施工顺利。     

节理煤层井壁稳定性的评价模型

对节理煤层的井壁失稳机理分析表明,近井壁的裂纹受到地应力和裂纹应力的双重影响,比煤岩块体更容易遭到破坏。用应力强度因子描述了裂纹的受力集中程度,利用强度准则构建了裂纹扩展破坏的判据,据此提出了节理煤层井壁稳定评价模型。该模型可以定量判断节理煤层直井或水平井井壁是否稳定,对其他节理地层的井壁失稳评价也具有借鉴意义。应用该模型并结合实例评价了煤储层水平井的井壁稳定,分析了裂纹倾角、井底压力、裂纹长度和井眼半径对应力强度因子的影响。对于节理煤层水平井,随着井底压力的增加,应力强度因子K_Ⅰ和K_Ⅱ呈线性减小,井壁稳定性变好;随着裂纹长度的增加,应力强度因子K_Ⅰ和K_Ⅱ也显著增加,井壁稳定性变差;裂纹倾角增大,应力强度因子K_Ⅰ减小,而K_Ⅱ增加,裂纹的抗张能力增强,抗剪能力降低,井壁的整体稳定性变差。当井径增加时,K_Ⅱ增加,抗剪能力降低,井壁的整体稳定性变差。节理煤层中井眼存在尺寸效应,煤岩中存在裂纹是其重要原因。裂纹与井径的比值越大,尺寸效应越明显。     

高强支护技术在巷道掘进中的应用研究

从实际情况来看,因为煤矿在进行采煤掘进作业过程中会对地质结构造成破坏,基于此会使得巷道遭受巨大的荷载力,要是在此时不能采取合理的支撑技术,则会大大提高塌方事故的发生概率,进而带来一定的生命财产损失。对此,本文以巷道掘进作业为着眼点,对高强支护技术的有关应用路径加以简要分析。     

无固相保护煤层钻井液研究及应用

针对沁水盆地15#煤层水平井钻井过程中煤层坍塌失稳和储层污染的难题,通过研发可降解的稠化剂和低温氧化破胶剂,开发出一套既能稳定井壁又能保护储层的无固相保护煤层钻井液体系。通过钻井液流变性、滤失性、抑制性、储层保护性能和破胶性能等实验对该体系进行了评价。实验结果表明,该体系性能稳定,抑制性强,煤岩回收率大于96%,煤岩相对膨胀率低于0.3%,与地层流体配伍性良好,30 ℃下破胶率达到93%以上,破胶后煤岩渗透率恢复值达到96%以上。该钻井液在七元煤矿4口U型水平井现场应用,现场施工顺利,未发生任何事故复杂,完钻后试井表皮因数最低-2.17,达到了稳定井壁和保护储层的双重目的。     

煤层甲烷气井中煤层的破坏及其后果

对典型的煤层甲烷气井从钻开井眼到生产过程中煤层的破坏及对煤层甲烷气行业的影响进行了综述.因为煤层易碎,会对煤层甲烷气井的钻井、完井和开采产生很大的影响,所产生的后果往往不容忽视.钻井过程中煤层的破坏:例如,Arkoma盆地一般采用水平井完井,但水平井钻井经常受到井壁坍塌的影响,特别是采用欠平衡钻进或钻进压力衰竭煤层时.通过对比不同煤级和不同深度的煤层在钻井过程中的稳定性,说明了煤级和深度等参数在井壁稳定性中的相对重要程度.水力压裂过程中煤层的破坏:在脆煤层中,裂缝周围孔隙压力增加会引起剪切破坏.对给定的原地应力和压裂压力,作出了剪切破坏可能性与煤级的关系图表.当煤剪切破坏后,储层中会采出煤粒,这与室内实验现象一致.煤粒的产生和运移会降低煤层渗透率和裂缝导流能力.但剪切破坏引起的剪膨也会使渗透率增加.生产过程中煤层的破坏:煤层甲烷气井投产后,如果煤层非常脆,井底流压降低会导致煤层破坏(或水平裸眼井段坍塌).借用先进的砂岩地层出砂预测技术,可以预测煤层破坏和煤粒采出的临界生产压差.可以根据煤级、生产压差、压力衰竭程度以及其他参数(如原地应力)等来表征煤岩破坏的可能性.评价煤层在钻井、压裂和开采过程中的破坏可能性与煤级和原地应力的关系,可以减少煤层破坏引起的不利后果.例如,通过降低煤层甲烷气井的生产压差可以防止或延缓脆煤的破坏,减轻微粒对地层和裂缝的堵塞、在井筒内的淤积,以及对泵或压缩机的损害.     

沁水盆地南部高阶煤层多分支水平井钻井工艺

沁水盆地南部高阶煤层多分支水平井钻井施工中遇到了以下难题:①井壁稳定性差,容易发生井下复杂事故;②煤层易受污染,储层保护难度大;③岩屑携带不畅,井壁严重失稳;④缺乏先进适用的钻井工具及仪器.为解决上述问题,分析了多分支水平井井眼轨迹及分支结构优化设计、复合造穴、水平井与洞穴井连通、井眼轨迹控制、充气欠平衡钻井等关键技术...     

煤矿开采中的巷道布置及采煤技术分析

本文分析了不同煤层赋存条件下巷道的布置方式,并对分析了巷道的布置对采煤技术的影响,可以为采矿工程师提供一定的技术参考。