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CO_(2)封存下煤参数对煤层压力与渗透性影响的数值模拟
1
作者 丁洋 周煜尧 +6 位作者 李树刚 林海飞 朱冰 张一正 张艳 王梦迪 汤远卓 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第3期500-511,共12页
面对全球CO_(2)排放量的持续增加,煤层CO_(2)地质封存作为一种有潜力的碳减排技术受到广泛关注。但这一过程无法进行实时监测,因此需要借助数值模拟手段揭示CO_(2)封存过程中煤储层物性变化规律和机理,利用COMSOL Multiphysics平台构建... 面对全球CO_(2)排放量的持续增加,煤层CO_(2)地质封存作为一种有潜力的碳减排技术受到广泛关注。但这一过程无法进行实时监测,因此需要借助数值模拟手段揭示CO_(2)封存过程中煤储层物性变化规律和机理,利用COMSOL Multiphysics平台构建了三维流固耦合模型,并模拟CO_(2)注入煤层的动力学过程。结果表明:当结束注气时,煤层初始渗透率增高会加速基质与裂隙压力上升,但会使裂隙压力增速放缓,且相对渗透率快速下降;提高煤层扩散系数虽能加速煤层基质压力、裂隙压力与渗透率快速达到平衡,但对最终值影响较小;注气压力与煤层内压力呈正相关,但对渗透率影响有限;注气结束时,靠近注入井位置,基质与裂隙压力显著增大,且伴随煤层膨胀及裂隙扩展,显著改变了渗透特性。研究结果证明了煤层特性参数与关键力学指标之间的响应关系,为煤层CO_(2)封存工艺参数优化及现场实施提供了重要的理论参考。 展开更多
关键词 CO_(2)煤层封存 初始渗透率 注气压力 扩散系数
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低渗灰岩注浆压力跃变机理与调控工艺研究
2
作者 樊振丽 曹路通 +2 位作者 崔勇 张志巍 张风达 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第7期141-153,共13页
【背景】随着我国石炭-二叠纪煤田逐步转入下组煤开采,面临的煤层底板承压水害和岩溶水资源保护问题愈发突出。在煤层底板岩溶水害地面超前区域治理过程中,由于浆液选型与注浆压力调控之间的匹配规律不清,导致参数选择依赖经验性,注浆... 【背景】随着我国石炭-二叠纪煤田逐步转入下组煤开采,面临的煤层底板承压水害和岩溶水资源保护问题愈发突出。在煤层底板岩溶水害地面超前区域治理过程中,由于浆液选型与注浆压力调控之间的匹配规律不清,导致参数选择依赖经验性,注浆加固效果不佳。【方法】针对豫西地区新安煤田奥陶系灰岩(简称奥灰)顶部低渗泥灰岩“升压快、注浆量少”的现象,以孟津煤矿地面区域治理工程中的单液水泥浆、黏土浆和黏土水泥浆注浆材料为研究对象,开展不同类型浆液孔口压力测试、静态流变、液相颗粒分布、Zeta电位、导电率、微观形貌与元素分布等试验,基于水泥颗粒与黏土颗粒的絮凝机理,从物理和化学角度剖析不同注浆材料在注浆过程中起压差异机制。【结果和结论】(1)带正电荷的水泥颗粒与带负电荷的黏土颗粒容易相互吸附形成三维网状结构的絮凝体,导致黏土水泥浆液中出现粒径大于600µm的大颗粒,且粒径100µm以上的颗粒占比78%,容易堵塞裂隙。(2)黏土水泥浆的导电率(1.87mS/cm)相比水泥浆有所降低,浆液混合后发生黏土颗粒包裹水泥颗粒的现象。(3)水泥浆颗粒粒径较小且静态屈服应力和黏度较低,容易通过地层中狭窄的裂隙通道,注浆压力表现平稳;黏土水泥浆静态屈服应力和静态黏度分别是水泥浆的4.5倍和4.0倍,相对容易堵塞裂隙通道,导致其起压速率是水泥浆的10倍。基于阶梯式缓慢起压原则,提出低压充填、中压扩散和高压加固的“三阶段”黏土水泥浆与水泥浆交替注浆模式,可显著提升治理效果,并为类似条件下的低渗灰岩注浆治理提供参考。 展开更多
关键词 煤矿水害 底板岩溶水害 区域治理技术 注浆材料 絮凝机理 起压差异机制 交替注浆 豫西孟津煤矿
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倾斜煤层水力压裂起裂压力计算模型及判断准则 被引量：24
3
作者 程亮 卢义玉 +2 位作者 葛兆龙 丁红 钟定云 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期444-450,共7页
针对目前倾斜煤层起裂机制不明确,导致水力压裂时盲目升高压力或增大注水量来增加煤层透气性的问题,根据最大拉应力理论,分析真实环境下倾斜煤层压裂钻孔周围应力状态,建立压裂钻孔周围煤岩体起裂压力计算模型及判断准则,并在重庆松藻... 针对目前倾斜煤层起裂机制不明确,导致水力压裂时盲目升高压力或增大注水量来增加煤层透气性的问题,根据最大拉应力理论,分析真实环境下倾斜煤层压裂钻孔周围应力状态,建立压裂钻孔周围煤岩体起裂压力计算模型及判断准则,并在重庆松藻煤电公司同华煤矿进行了验证,结果表明,根据实测压裂区域地应力状态,起裂压力随煤层倾角增大而增大,钻孔起裂位置随煤层倾角增大逐渐向走向方向偏转;现场试验起裂压力与理论计算相符,随煤层倾角增大而增大,从而验证了计算模型的正确性。 展开更多
关键词 水力压裂 倾斜煤层 地应力:坐标转换 起裂压力
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瓦斯抽采钻孔棱状钻杆排渣原理数值模拟 被引量：12
4
作者 王永龙 刘春 +2 位作者 孙玉宁 宋维宾 王振锋 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期89-93,共5页
为分析棱状类钻杆应用于松软突出煤层钻进存在优势的原因,基于流体力学理论,建立了棱状钻杆排渣模型,采用有限元方法,应用标准κ-ε模型方程进行计算,对钻杆旋转与周边流体相互作用的流场特征进行分析。结果表明,在钻杆棱角处形成"... 为分析棱状类钻杆应用于松软突出煤层钻进存在优势的原因,基于流体力学理论,建立了棱状钻杆排渣模型,采用有限元方法,应用标准κ-ε模型方程进行计算,对钻杆旋转与周边流体相互作用的流场特征进行分析。结果表明,在钻杆棱角处形成"低压高速区",棱边处形成"高压低速区",钻杆棱边壁面流体产生速度、压力波动差,从而在"高压低速区"钻杆壁面形成强烈的"压差涡流"现象,减少了钻屑在孔底堆积致使钻孔堵塞的概率。应用棱状钻杆在松软突出煤层中施工钻孔,钻进深度提高34.6%,钻进效率提高21.1%,钻孔达标率由9.8%提高到48.3%,试验期间,钻杆强度可靠,未出现丢钻、断钻现象。 展开更多
关键词 安全工程 瓦斯抽采 松软突出煤层 压差涡流 煤层钻进
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考虑煤层气藏地解压差的物质平衡储量计算方法 被引量：8
5
作者 胡素明 李相方 +5 位作者 胡小虎 任维娜 孔冰 胥珍珍 孙晓辉 范坤 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期14-19,共6页
以往的煤层气藏物质平衡法未考虑地解压差问题,对此进行了改进,提出了新方法。首先对煤层的原始吸附气含量采用临界解吸压力(而非前人采用的原始地层压力)下的Langmuir方程进行表征;然后通过近似化和线性化处理,将基本物质平衡方程转化... 以往的煤层气藏物质平衡法未考虑地解压差问题,对此进行了改进,提出了新方法。首先对煤层的原始吸附气含量采用临界解吸压力(而非前人采用的原始地层压力)下的Langmuir方程进行表征;然后通过近似化和线性化处理,将基本物质平衡方程转化为视平均储层压力(P/Z*)和累积产气量(GP)的直线方程。该直线在直角坐标系横坐标上的截距为原始地质储量,在纵坐标上的截距为视临界解吸压力(而非前人的视原始地层压力)。运用该物质平衡法,计算Eclipse建立的一个煤层气藏模型的储量,发现误差仅为0.35%。这表明在参数准确的情况下Langmuir体积和压力、原始割理孔隙度和某些时刻的平均地层压力等在数模中可准确获知,该方法是准确可靠的。 展开更多
关键词 煤层气 物质平衡法 地质储量 含气量 地解压差
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煤岩定向射孔对水力压裂裂纹扩展影响的研究 被引量：3
6
作者 陈德敏 隆清明 +2 位作者 岳建平 张宪尚 牟景珊 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第11期129-134,共6页
瓦斯抽采是制约煤矿高效生产的关键。为提高低渗透、难抽采煤层瓦斯抽采效率,针对煤岩定向射孔对压裂裂纹扩展的影响,采用扩展有限元方法对水力致裂煤层流固耦合模型进行求解,研究并揭示了应力差、射孔方位角及射孔深度对裂纹扩展规律... 瓦斯抽采是制约煤矿高效生产的关键。为提高低渗透、难抽采煤层瓦斯抽采效率,针对煤岩定向射孔对压裂裂纹扩展的影响,采用扩展有限元方法对水力致裂煤层流固耦合模型进行求解,研究并揭示了应力差、射孔方位角及射孔深度对裂纹扩展规律、起裂压力及裂纹宽度的影响。研究结果表明:射孔转压裂时,裂纹先在射孔的孔底处起裂,并最终转向了与最大水平主应力一致的方向上继续扩展;平面应力差增大时,更容易形成长而宽的裂纹,平面应力差由2 MPa增加到7 MPa的过程中,起裂压力增加了94.4%,但最终形成的裂缝宽度增加了375%;射孔方位角越大,所形成的裂纹越短,射孔方位角从0°增加到60°的过程中,裂纹的起裂压力增加了187%,而最终形成的裂纹宽度降低了84%;较深的射孔能形成较长和较宽的裂纹,当射孔深度与钻孔半径的比值从1.0增加到3.5的过程中,裂纹的起裂压力降低了51.4%,而裂纹的宽度增加了145%。因此建议在实际的施工中,要尽可能准确地取得煤层地应力分布情况,选择与最大主应力一致的方向上射孔,并选择合适的射孔参数,以达到较为理想的射孔深度。 展开更多
关键词 定向射孔 起裂压力 裂纹宽度 煤层增透
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单一低透煤层水力压裂增透技术试验 被引量：10
7
作者 陈学习 金文广 张晓伟 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2014年第11期1453-1456,共4页
针对单一低透煤层瓦斯抽采浓度低、衰减快、瓦斯抽采困难等问题,提出了水力压裂增透技术.研究了水力压裂钻孔壁煤体起裂所需最小注水压力,分析了水力压裂过程中注水压力、流量等参数随注水时间动态变化特点,并对压裂前后煤层透气性系数... 针对单一低透煤层瓦斯抽采浓度低、衰减快、瓦斯抽采困难等问题,提出了水力压裂增透技术.研究了水力压裂钻孔壁煤体起裂所需最小注水压力,分析了水力压裂过程中注水压力、流量等参数随注水时间动态变化特点,并对压裂前后煤层透气性系数变化和瓦斯抽采效果进行了考察.结果显示:实施水力压裂后,影响区内煤层透气性系数提高了20.32倍,平均瓦斯抽采浓度和纯量分别提高了4.1倍和5.1倍,水力压裂增透效果显著. 展开更多
关键词 煤层 水力压裂 增透技术 瓦斯抽采 起裂压力 单一低透 衰减速度 透气性
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纳林河煤矿深埋煤层工作面初采期间强制放顶技术研究 被引量：1
8
作者 杨广利 《中国煤炭》 北大核心 2016年第1期41-43,47,共4页
为防止深埋工作面初采期间发生工作面压架切顶事故,对纳林河二号煤矿31101工作面进行了预裂爆破强制放顶,介绍了钻孔布置及爆破工艺。运用KJ21矿压监测系统分析软件对预裂爆破后的支架工作阻力进行了分析,结果表明:31101工作面上部和下... 为防止深埋工作面初采期间发生工作面压架切顶事故,对纳林河二号煤矿31101工作面进行了预裂爆破强制放顶,介绍了钻孔布置及爆破工艺。运用KJ21矿压监测系统分析软件对预裂爆破后的支架工作阻力进行了分析,结果表明:31101工作面上部和下部初次来压比工作面中部滞后5 m左右,压力比中部区域小,工作面初次来压不明显,说明预裂爆破强制放顶取得了良好效果。 展开更多
关键词 深埋煤层 初采 强制放顶 矿压规律 工作阻力
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