不同变质成因无烟煤孔隙特征及其对瓦斯突出的影响

 煤的孔隙特征是影响瓦斯突出的重要因素。本文对三种不同变质成因的无烟煤进行了低温液氮吸附实验,分析了不同变质成因无烟煤的孔隙特征。提出了无烟煤低温液氮脱附回线区别于烟煤的新的类型。实验结果表明无烟煤的孔隙主要以微孔为主,孔隙类型主要为狭窄的缝形孔。深成变质作用无烟煤的孔隙结构要比区域岩浆热变质作用无烟煤的孔隙结构复杂且易发生瓦斯突出。     

正交裂缝网络中渗流特征实验研究

为研究正交裂缝网络模型中渗流特征和模型结构对渗透率的影响,利用大理石和不锈钢垫片组建了不同结构的正交裂缝网络模型,并在自行研制的物理模拟实验装置上进行了一系列单相和两相流动实验。研究表明：低渗流速度下裂缝网络模型中渗流服从线性渗流规律,随着渗流速度不断增大,渗流曲线向压力梯度轴弯曲,呈现非线性渗流特征;平行于渗流方向的裂缝数越多,模型渗透率越大;平行于渗流方向的裂缝数越少,最终采出率和注采压差越大,含水上升较缓;裂缝网络中水驱油主要靠注水驱动压力梯度和重力作用进行,平行于渗流方向的裂缝中流动满足达西定律,竖直裂缝中重力起重要作用。     

祁东煤矿岩巷裂隙瓦斯的治理

通过对巷道围岩裂隙形式的分析,结合巷道施工程中瓦斯涌出的规律,阐述了围岩裂隙瓦斯涌出的来源及通道,提出围岩瓦斯治理的方法,同时探明前方煤层与巷道层位的关系,保证巷道安全、高效施工。     

隧道穿越断层破碎带塌方失稳的突变模型研究

建立了隧道穿越断层破碎带的力学模型, 根据所建立的力学模型, 利用突变理论建立了耦合地下水、系统几何参数、介质刚度等因素的尖点突变模型来进行隧道穿越断层破碎带的稳定性突变分析, 并建立了隧道穿越断层破碎带突发失稳的判据。     

老451块断裂特征及形成机制浅析

通过对研究区地震、测井资料的研究,在对老河口油田老451断块的主要断裂的要素特征进行统计的基础上,分析了该地区断裂的平面和剖面组合方式,并讨论了该断块的断裂形成机制。这对于认识研究区的构造演化特征和构造控油特征具有重要的意义。在东营运动期,区域左旋张扭应力场作用下,研究区形成大量具有同生断层性质的正断层。东营运动晚期,济阳坳陷应力场发生了反转由左旋张扭转化为右旋压扭,诱发研究区断层上盘地层沿陡坡向下滑动,形成断层目前的断裂格局。     

裂隙水致泥化软岩巷道综合控制工程实践

裂隙水影响的极软岩巷道比一般软岩巷道变形破坏机制更为复杂.通过实践得知,治理此类裂隙水影响的软岩巷道的关键是控水,在成功阻断了裂隙水的泥化作用后,再配合高强预应力支护体系即可有效控制此类软岩巷道.在实践中提出了锚网梁索(桁架)高强度预应力支护体系与围岩内注浆为基础的综合控制围岩技术.通过在淮北矿业集团祁南煤矿裂隙水患严重的"三软"煤巷的支护实践,取得了大量的经验.该控制方法也成功地用于后续类似条件巷道.     

Influence of HVOF coating on the HCF of 300M low alloy steel

The ultimate methods for solving the contamination of Cr6+ is to replace the Cr electroplating with other techniques, thermal spray provides one of the best choices among those alternative techniques. The influence of coatings upon the fatigue performance of substrate, however,should be labeled as an important factor at some high level applications. The effects of both coatings manufactured by HVOF and Cr electroplating respectively on the fatigue performance of substrate are investigated in this article. These results show that the fatigue limit strength at P= 50 ,of thermal spray coating is 750 MPa in comparing with fatigue limit 726 MPa for substrate, and the fatigue life increase 25,- 150, when comparing with fatigue life of substrate at different stress levels. The fatigue life increases in the stress scope of 750-850 MPa even the area of thermal spray coating is subtracted. Cr eleetroplating coating reduces the fatigue life by 70,- 95, and the fatigue limit is only 600 MPa. Fracture analysis reveals that the main fracture is initiated at the subsurface, which is 0.2-0.5 mm away from substrate surface. The analysis also observes that the crack in the Cr electroplating propagates through the interface and finally into the substrate which hastens the formation of crack origin and the extension of crack in the substrate, however, the crack in the thermal spray coating deflects at the interface, spreads along the interface, as a result,the crack forming in the coatings has no negative influence on the main crack initiator and crack extension in the substrate.     

循环载荷作用下煤体渗透率演化的实验分析

多期次载荷作用下的煤体,其孔隙结构会发生复杂变化,渗透率也随之改变。然而,不同加卸载速率与循环周期决定着煤体渗透率变化路径,影响其应力敏感性,开展循环载荷控制下煤体渗透率演化规律研究,对于解释复杂应力场下煤层渗透率的各向异性特征有理论支撑作用。借助于煤层渗透率应力敏感模型分析,研究了影响煤体渗透率变化的关键表征参数及其函数关系;为验证关键参数对煤体渗透率影响,采用预定轴压和气压、加卸载围压的方式开展煤体三轴循环变载气体渗流实验,分析在不同围压(2.0～12.0 MPa)下煤体渗透率和体应变的演化规律;为研究煤体孔隙结构变化对渗透率的影响,通过低温氮气吸附实验和荧光显微镜煤样观测统计,完成了循环载荷加卸载前后煤体孔隙结构变化对比。研究结果表明,煤体加载/卸载过程中渗透率变化趋势与围压变化负相关,总体可以分为线性段、指数段和稳定段等3个阶段;随循环加载次数的增加煤体应变逐步增大,而渗透率却随之降低;相同条件下,煤体渗透率随体应变增加而升高,增幅在16.79%以上,而渗透率恢复率逐步降低,且与围压变化负相关;3次循环加卸载实验导致煤体孔隙结构发生了显著变化,微孔体积提高71.79%,比表面积增加52.19%,而平均孔径降低32.06%,但循环载荷没有改变煤体的最可几孔径;孔隙结构变化的数据表明,微孔体积增加是煤体渗透率劣化的重要标志之一。对比循环载荷作用前后的孔隙结构实验数据发现,影响气体吸附-解吸的孔隙结构变化,决定了"迟滞环"面积,而决定"迟滞环"形状的关键因素是由煤体最可几孔径控制的突变压力。另外,煤体应变包括裂隙体积变化和孔隙体积变化两部分,其中裂隙影响重要度指标(χ)反映了裂隙体积变化在煤体应变中的权重关系,χ变化随围压升高而降低。     

大尺寸煤岩组合体水力裂缝越界形成缝网机理及试验研究

为了实现煤层气资源高效开采,针对我国煤层气储层"高储、低渗、成缝困难"的赋存特征,通过对裂纹尖端能量释放率、裂纹尖端应力场屈服区域数值分析以及煤岩组合体越界压裂试验,对煤岩组合体水压致裂过程中缝网形成机理及裂纹扩展特征进行研究。结果表明:同等应力条件下,煤体裂纹尖端塑性屈服区域明显大于砂质泥岩;裂纹在砂质泥岩中起裂瞬间释放的应变能可在煤体中产生约10.69~25.53倍当量裂纹面积或长度,有利于裂缝的延伸及多裂缝结构形成;通过数值分析可知,在达到近似临界煤岩拉破坏值时,砂质泥岩裂缝尖端在XX方位的最大集中应力值(7.05×10~5)约为煤体(1.98×10~5)的3.56倍;裂纹从坚硬砂质泥岩到软煤扩展试验过程中,形成了明显的复杂缝网结构;水力裂缝从覆岩到煤扩展过程中,在煤岩界面影响下出现贯穿、转向或偏转等现象,裂纹的转向或偏转导致裂纹形态复杂,有利于缝网结构的形成。     

Simulation of shale gas transport and production with complex fractures using embedded discrete fracture model

The goal of this study is to develop a new model to simulate gas and water transport in shale nanopores and complex fractures. A new gas diffusivity equation was first derived to consider multiple important physical mechanisms such as gas desorption, gas slippage and diffusion, and non‐Darcy flow. For complex fractures, a state‐of‐the‐art embedded discrete fracture model (EDFM) was implemented. Numerical model is verified against a commercial reservoir simulator for shale gas simulation with multiple planar fractures. After that, a series of simulation studies was performed to investigate the impacts of complex gas transport mechanisms and various fracture geometries on well performance. The critical parameters controlling well performance are identified. The simulation results reveal that modeling of gas production from complex fractures as well as modeling important gas transport mechanisms in shale gas reservoirs is extremely significant. © 2018 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 64: 2251–2264, 2018