特厚煤层卸压综放开采技术原理的实验研究

我国西部地区发现存有大量20 m以上特厚煤层,大部分无法实现露天开采,国内外均没有成熟的理论与技术可以借鉴,为了实现20 m以上特厚煤层的安全高效开采,创造性地提出了特厚煤层卸压综放开采技术。采用60∶1的大比例相似模拟试验方法,研究20 m以上特厚煤层卸压综放开采顶煤垮落破碎的块体分布特征、顶煤位移场分布特征、支架阻力及其对顶煤垮落破碎的影响等。结果表明:当卸压工作面推进75 cm时,500 cm~3以内的顶煤块体较密集,块体比例约为94%,块体数量约为860个;当卸压工作面推进135 cm时,体积为500 cm~3以内的顶煤块体所占累计比例约为96%,块体数量约为1 700个,与卸压工作面推进75 cm时相比,块体比例增加了2%,块体数量增加了840个;当综放工作面推进17 cm时,累计体积达到500 cm~3时几乎包含全部顶煤块体,块体比例约为99.9%,块体数量约为4 810个,与卸压工作面推进135 cm时相比,块体比例增加了3.9%,块体数量增加了3 110个,二次破碎效果显著,能保证顶煤的顺利放出。卸压开采阶段上位顶煤位移中位顶煤位移下位顶煤位移。二次综放阶段下位顶煤位移最大,垮落破碎程度最好。由于支架的支撑作用,下位顶煤中产生多条明显的竖直裂隙,受支架影响的顶煤厚度约为10 cm,支架的反复支撑作用明显促进了顶煤的破碎效果。     

浅埋深薄基岩高强度开采工作面压架机理分析

为解决浅埋深薄基岩高强度开采影响下引起的压架事故,采用数值模拟和理论分析的手段,分析了工作面推进过程中覆岩的破坏过程及压架事故发生机理。结果表明:在煤层开采过程中,不同岩性的岩层中应力分布差异很大,其破断冒落条件也不相同;覆岩中上行裂隙、下行裂隙同时发育贯通是压架事故发生的前提;覆岩载荷传递因子的变化、基本顶破断岩块架后切落、地表厚风积沙的存在以及水沙对基本顶破断岩块运动形式的影响,均增加了顶板沿煤壁大范围切落并导致压架事故发生的概率。通过对乌兰木伦煤矿31402工作面局部压架事故进行分析可知,采高增大而破断岩块长度减小,基本顶结构仅以单关键块形式出现,是基本顶结构容易发生切落的主要原因。     

近距离煤层综放回采巷道合理位置确定

针对近距离煤层开采下部煤层回采巷道布置这一难题,采用理论分析与数值模拟等手段对上位煤层开采后造成的底板破坏深度、残留煤柱在底板的应力分布以及巷道在非均布载荷下易于破坏的原因进行研究。研究表明:煤层开采引起的侧向支承压力对底板造成的最大破坏深度为25.3m,已经波及到下位煤层巷道所在水平;在煤柱两侧边缘出现一定范围的应力降低区,煤柱正下方出现一定范围的应力增高区,煤柱底板的应力分布具有明显的非均匀性;下位煤层巷道在非均布荷载作用下,更易出现局部拉应力过大,从而造成巷道变形破坏。采用主应力改变量Δσ表示应力不均衡程度,考虑最大限度回收资源,结合数值模拟主应力分布特征,确定下位煤层回采巷道布置在距煤柱水平距离14 m。     

水平井岩屑床清除的室内模拟试验

水平井水平段环空易形成岩屑床。模拟水平井水平段岩屑床形成、发展及清除过程进行了室内试验研究。结果发现,调整钻井液特性及水力条件可以使岩屑运移并清除岩屑床,当环空返速高于临界返速时,转动钻具,延长洗井时间,也可以改善环空净化。     

深埋弱胶结薄基岩厚煤层开采顶板动载冲击效应产生机制试验研究

深埋弱胶结薄基岩厚煤层采场动压显现强烈,顶板动载冲击作用下液压支架压死、损坏现象时有发生.为提高该类采场围岩控制效果,采用室内试验、理论分析和现场实测等手段研究厚冲积层作用下深埋弱胶结薄基岩顶板动载冲击效应产生机制,探究动载冲击力确定方法.结果 表明:深埋弱胶结薄基岩厚煤层采场覆岩采动裂隙萌生于高位厚冲积层,上行扩展导...     

大倾角综采工作面支架稳定性分析及控制

针对石台矿3313大倾角综采工作面支架下滑、倾倒现象,通过理论分析研究了大倾角工作面支架稳定性影响因素,提出了工作面伪斜布置、合理选择支架参数、加强工作面顶底板管理、控制采高、提高工作面推进速度等控制措施,并应用于实践,有效控制了支架下滑、倾倒,保证了工作面安全快速生产。     

智能完井的发展现状和趋势

近几年,智能完井技术发展迅速,因其在优化生产效率和油气采收率方面的巨大潜能,国内外学者都对其加大了研发的力度。现今国外提出的智能完井技术可以不关井调整生产层位、多层合采控制水气锥进,实现分层开采、分井眼开采,控制不同层位或不同井眼的开采速度,提高水平井／分支井开采的整体效益。目前,国外拥有智能完井技术的公司主要有Well Dynamics公司、Baker石油工具公司、Schlumberger公司、Weathford公司、BJService公司等;主要智能完井系统有：RMC、InForce和InCharge、SCSFS等。     

页岩气分段压裂完井工具初探

国外用于页岩气的水平井水力多段压裂技术比较成熟,采用其多段压裂工具勘探开发成本相对较高,而我国至今还没有形成成熟技术。简要介绍了国外具有代表性的威德福、哈利伯顿和贝克休斯公司用于页岩气井裸眼多级分段压裂相关工具及案例,并针对我国油气田的现状,设计了1趟管柱多级分段压裂系统方案。该方案采用自膨胀式封隔器+投球滑套的方式,管柱选用114.3 mm套管,此种完井方式相对于套管固井后再分段压裂的方式可大幅节约成本。试验结果表明,采用自膨胀封隔器完全可以满足国内页岩气开发的需求,多级分段压裂系统有望对国内页岩气水平井多段压裂的发展起到一定的促进作用。     

超浅层稠油水平井套管外部加压装置研制

在超浅层稠油水平井套管下入过程中,由于套管管柱与井眼间的侧向力较大,引起较大摩阻,而直井段较短,没有足够的驱动力使套管下行,套管入井困难,要求有套管外部加压装置的辅助。本文较详细地介绍了所研制的下套管外部加压装置的尺寸选取、设计过程,结构及作用机理、强度校核,所能施加的压力及现场试验及应用。结果表明:该加压装置能满足浅层井下套管的需要。