深部岩石高效破碎方法研究

随着油气需求量的增加和浅部油气资源的日益减少,深层油气资源和深层干热岩的勘探开发将是我国未来研究的重点。深部岩石硬度大、研磨性强、可钻性差,为提高深井、超深井地层、地热井的破岩效率,国内外学者提出了多种高效破岩方法。着重介绍当前一些主要的高效破岩方法,如激光破岩、等离子体破岩、微波破岩和粒子冲击破岩等,分别综述各种高效破岩方法的作用机理、优缺点、发展趋势及当前应用情况。分析发现,大部分破岩方法依靠热应力裂解或高温熔化来破碎岩石。因此对岩石热作用机理深入研究对推动这些破岩技术的发展至关重要。分析结果表明:粒子冲击破岩可能首先实现商业应用,等离子体液电冲击破岩因其可控高效等特点可显著提高深层油气资源和干热岩开发的钻井速度。     

液动潜孔锤用于干热岩钻进的优化与试验

我国目前能源结构对化石燃料依赖度过高,在全球能源转型的大环境下,作为一种新型清洁能源,干热岩具有储量巨大、资源丰富、分布广泛等优势。针对干热岩勘探开发中高温硬岩钻进的技术难点,对YZX178型液动潜孔锤进行了结构优化,并在某干热岩井中进行了试验应用。试验结果证实了YZX178型液动潜孔锤用于干热岩等坚硬地层进行冲击回转钻进的可行性和高效性,获得了与螺杆钻具接近的机械钻速,且具有节能环保、安全性高、维护方便、节约成本、高温适应性强等优势,但仍需进一步解决其工作寿命与牙轮钻头相匹配的问题。     

革新钻井液技术以促进干热岩产业化开发

我国干热岩资源丰富,利用系数高,可为电力提供稳定基础荷载,被认为是能够担负起能源革命重任的可再生清洁能源,其规模开发对我国实现“碳达峰和碳中和”具有重要意义。然而,经历近半个世纪,目前世界范围内仅有少量利用EGS技术开发的干热岩示范项目有微量发电,实现产业化目标尚有许多技术瓶颈。通过研究EGS开发过程和钻井液技术,笔者提出：EGS钻井过程中存在钻井液漏失。因此,钻井液组分自身、钻井液与岩屑或井壁岩石、钻井液与热储裂缝表面岩石,在高温高压下会发生各种理化反应,生成新的物质。这些新的物质可能会沉淀在井壁和裂缝表面,甚至可能与井壁或裂缝表面岩石固结成一体,降低裂缝的有效空间,甚至封堵裂缝,且难以清除,使热储导流能力极大降低,难以达到发电要求的流量。因此,革新钻井液技术理念,研究EGS高温高压环境下钻井液组分和岩屑与温压之间的相互关系及其对钻井液性能的影响,利用先进的计算机数据统计、分析和计算技术,对钻井液性能、钻井液在井筒的流动特性以及钻井液与热储岩石的配伍性进行精准预测和控制,避免或减少钻井液漏失以及钻井液在热储环境下与岩石的反应,消除钻井液对热储伤害,提高渗透率,可能是干热岩产业化的技术突破。     

探秘“能源新星”——干热岩

干热岩是近些年逐渐发展起来的清洁能源,指埋藏于地球表面3000 m以深,不含或含少量水或蒸汽等流体,温度在180℃以上且渗透率极低的岩体。对干热岩的应用主要是建立增强型地热系统进行发电。目前对干热岩的研究尚处于起步阶段,干热岩的热源、热储、形成机理、埋藏机制等都未形成完整的理论体系,干热岩的开发过程也面临诸如储层改造、高温钻探以及随钻监测等一系列的技术"瓶颈"。干热岩资源储量大,开发利用过程低碳环保、节能高效,是国际社会公认的优质清洁能源,但是干热岩研究程度低,开发难度大,需要不断的知识积累和技术积累。本文从科普的角度列举了干热岩的相关研究现状及存在的问题,以期能让更多的人对这一"能源新星"加深了解。     

高温油气工程技术在干热岩领域的适用性分析

干热岩具有分布广泛、清洁环保、热能储量巨大的特点,目前较为常用的开发方式是增强型地热系统,其关键是建立流动通道和热储构造。由于干热岩特殊的地质环境特征,开发过程中对工程技术的需求与常规地热不同。高温油气工程技术经过多年的发展,已相对较为成熟;通过对高温油气工程技术在干热岩领域的适用性评价可以看出,干热岩开发工程技术可以借鉴、引用部分技术,但应根据低成本开发的特殊要求进行优化改进,同时也需进行针对性的研发攻关,以促进我国干热岩资源的开发利用。     

GRY-1型超高温干热岩地层钻孔测斜仪研制及应用

干热岩地层钻孔测斜技术是干热岩勘探和开发不可缺少的关键技术,然而现阶段地勘钻孔测斜技术已不能满足干热岩地层的钻孔测斜要求。其中孔底的高温高压是核心问题。为此,设计承压探管加无磁保温瓶的双层外管结构,采用先进的硬磁校准方法、选用耐高温元件、采用低功耗电路设计,研制了GRY-1型干热岩地层钻孔测斜仪,以满足高达280℃高温、孔深3000 m的超高温干热岩地层钻孔轨迹测量的要求。通过试验应用,证明其在干热岩地层中具有良好的适用性,可助力干热岩资源的勘探和开发。     

超高温高压地层钻孔测斜仪研制及应用

干热岩地层钻孔测斜技术是干热岩勘探和开发不可缺少关键技术,然而现阶段地勘钻孔测斜技术已不能满足干热岩地层的钻孔测斜要求。这其中,孔底的高温高压是核心问题。为此,设计承压探管加无磁保温瓶的双层外管结构,采用先进的硬磁校准方法、选用耐高温元件、采用低功耗电路设计,研制了GRY-1型干热岩地层钻孔测斜仪,以满足高达280℃高温、孔深3000m的超高温干热岩地层钻孔轨迹测量的要求。通过试验应用,证明其在干热岩地层中具有良好的适用性,可助力干热岩资源的勘探和开发。     

高温硬岩空气潜孔锤钻头设计

干热岩试验性开发井钻井施工,在高温硬岩的地层条件下,如何实现高效钻进仍存在很多技术难点。空气潜孔锤钻进技术是解决硬岩地层钻进的有效方法之一,潜孔锤钻头是空气潜孔锤钻进的关键器具。根据青海共和干热岩GH-01井空气潜孔锤钻进技术应用情况,分析探讨了空气潜孔锤钻头断齿、掉齿、磨损严重、使用寿命短等问题,从钻头结构设计、钻头材料选取、钻头冷压固齿工艺等几个方面对空气潜孔锤钻头进行了优化。固齿优化过程中采用有限元分析方法,对钻头冷压固齿过盈量进行仿真分析计算,根据分析计算结果确定最优固齿过盈量。通过对潜孔锤钻头结构、材料、加工等优化,为适用于高温硬岩的空气潜孔锤钻头研制提供了借鉴。为提高空气潜孔锤钻进综合效率,为干热岩钻探开发提供了技术支持和技术储备。     

液氮应用于干热岩钻探的可行性探讨

干热岩是一种清洁、可再生的地热资源,其开发需通过钻井实现。分析了目前干热岩常规钻探技术面临机械钻速慢、井下工具和钻井液性能不稳定、易发生复杂井下事故等挑战,讨论了液氮在干热岩钻探中的应用前景。认为液氮在干热岩钻探过程中具有破岩效率高、有效提高干热岩热能提取效果、解决钻井液不耐高温和井漏问题等优势,并提出了液氮在干热岩钻探过程中的工具耐低温性能、液氮携岩规律和效果、井筒压力控制、钻进参数优化、井壁稳定性等关键技术问题。     

“干热岩钻探技术与装备”专题

正我国干热岩资源潜力巨大,据中国地质调查局2015年调查结果显示,我国干热岩资源量折合856万亿t标准煤。在4月16日召开的2020年全国地质调查工作会议上部署的2020年9方面的重点工作中,第一条就是"加强包括清洁能源在内的战略性矿产资源调查评价,增强支撑服务国家能源资源安全保障能力"。其中地热资源(含干热岩资源)的调查是能源矿产地质调查中的重中之重。干热岩作为储量巨大的清洁能源,具有广阔的开发前景,也吸引了大量的科研和资金投入。近     

ROCK BLASTABITLIY CLASSIFICATION IN CHINA

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深部软岩巷道围岩变形及控制技术研究

巷道变形破坏机理围岩稳定性因素的研究对巷道支护具有非常重要的指导意义,在现场实测的基础上,运用统计、及实验室取样测试等研究方法,对恒源公司巷道变形破坏特征、原因进行研究,并找出影响动压巷道围岩稳定的因素。     

岩体块度指数RBI在竖井围岩分类中的应用

以本钢花岭沟铁矿发下开采竖井勘察项目为工程依据,通过对岩石质量指标RQD指标与岩体块度指数RBI指标相对比,并对岩体围岩分类,确定岩体块度指数RBI及岩石质量指标RQD对岩体分类的指导意义。结合工程实例,指出岩体块度指数RBI现场统计的不足之处及如何在今后工程应用中加以改进。     

岩石工程破坏准则

煤矿生产中大量的地下岩石工程都在围岩破坏和破坏发展中维护，经常的情况是围岩破坏了，工程却仍处于正常使用状态。本文引出了岩石破坏与岩石工程破坏两个不同的概念，岩石破坏是一种与其某种使用功能改变或消失对应的工程状态，岩石工程破坏的直接原因是工程破坏是一种与其某种使用功能或消失对应的工程状态。岩石工程破坏的直接原因是工程周围岩石的破坏，确定标准是其使用功能允许改变的极限。对应于岩石工程破坏，存在相应的周     

薄壁金刚石钻头的唇面设计

随着现代科学技术的发展 ,岩石破碎的方法和技术出现了一些新的发展趋势。一般地 ,破岩方法可分为机械能破岩和热能破岩 2种。介绍了几种现代破岩方法等离子体破岩、电子束破岩、激光破岩、微波破岩、热力综合破岩、射弹冲击破岩 ,以及它们的特点。     

我国岩石爆破性分级

阐明了岩石爆破性的真正含义，提出了岩石爆破性分级的合理判据，建立了岩石爆破性指数公式。     

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。     

大型露天矿山胶带排土工艺的研究

本文对胶带排土工艺进行了详细的研究，包括初始路堤的形成方法，排土方式、方法，胶带机的移设过程，“死区”处理方法等，对不同的排土方式、方法，首次给出了排土参数的计算式，以大孤山铁矿为例，确定了胶带排土工艺有关参数。     

用潜孔钻处理岩墙根底的实践

本文介绍了永平铜矿露采深孔台阶爆破后出现岩墙、根底的产生原因、处理方法和在实际处理过程中所要注意的问题。     

深立井围岩稳定性分析

文章目的在于揭示超深立井岩石开挖后，井帮围岩在地应力重新分布情况下的应力变化情况，然后利用围岩的强度准则和变形标准来分析围岩的稳定性，进而为是否采用临时支护提供理论依据。文章的理论分析过程，应用了弹性力学中轴对称理论、应力集中原理和库仑-纳维尔强度准则。本文的研究成果，可作为基岩段井壁结构设计的依据和快速掘进方案制定的基础。