构造区硬岩可控冲击波预裂参数优化与实践 被引量：1

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作者 陈海俊 陈忠 +2 位作者 胡彪 胡强勇 赵有志 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第5期857-865,共9页

为降低综采工作面构造区坚硬岩石对回采的影响,通过试验与数值模拟相结合的方法开展了可控冲击波预裂硬岩技术研究。借助可控冲击波能量测试平台,利用混凝土相似材料开展可控冲击波预裂试验;通过离散元CDEM软件模拟三维加载条件,揭示地... 为降低综采工作面构造区坚硬岩石对回采的影响,通过试验与数值模拟相结合的方法开展了可控冲击波预裂硬岩技术研究。借助可控冲击波能量测试平台,利用混凝土相似材料开展可控冲击波预裂试验;通过离散元CDEM软件模拟三维加载条件,揭示地应力、冲击波强度及弹性模量对预裂范围的影响。结果表明:地应力与破裂半径成反比关系,破裂范围与应力峰值和冲击次数成正比关系,放电电压30 kV、峰值压力224 MPa的冲击能量能够满足构造区硬岩破裂需求;现场应用证实了可控冲击波对回采工作面硬岩影响区的大块整岩裂隙发育会造成明显影响,经冲击波作用后岩层裂纹数在3条/m^(2)以上,预裂区岩体呈松散、棱片状,割落的岩石无需二次破碎,恢复工作面日推进度3~5 m,与正常回采效率相当。可控冲击波预裂硬岩技术作为一种主动、超前、大面积治理井下硬岩影响区的新技术,可为煤矿安全高效生产提供一定的技术支撑。 展开更多

关键词 硬岩 可控冲击波 高效预裂 离散元CDEM软件 大面积处理

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可控冲击波煤层增透技术在吉宁煤矿的应用

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作者 杨鹏 吕伟伟 +3 位作者 周梦影 刘洋 吴攀飞 任亚龙 《中国矿业》 北大核心 2024年第S02期308-313,共6页

为降低吉宁煤矿在回采2#煤层期间的瓦斯涌出,增加单孔瓦斯抽采量。吉宁煤矿在2107轨道顺槽和集中胶带大巷区域采用可控冲击波煤层增透技术,采用合理的作业参数,考察可控冲击波在2#煤层的实施效果,以解决吉宁煤矿瓦斯治理难题。结果表明:... 为降低吉宁煤矿在回采2#煤层期间的瓦斯涌出,增加单孔瓦斯抽采量。吉宁煤矿在2107轨道顺槽和集中胶带大巷区域采用可控冲击波煤层增透技术,采用合理的作业参数,考察可控冲击波在2#煤层的实施效果,以解决吉宁煤矿瓦斯治理难题。结果表明:2107轨道顺槽10个增透钻孔抽采总量为183813.63 m^(3),平均抽采浓度为59.23%,集中胶带大巷6个增透钻孔抽采总量为52672.74 m^(3),平均抽采浓度为43.26%。通过实施可控冲击波增透措施,有效改善了2#煤层的透气性,在一定程度上提高了瓦斯抽采量。 展开更多

关键词 吉宁煤矿 瓦斯涌出 可控冲击波 瓦斯治理 增透钻孔

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基于地质–工程条件约束的可控冲击波煤层致裂行为数值分析 被引量：22

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作者 秦勇 李恒乐 +3 位作者 张永民 赵有志 赵锦程 邱爱慈 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期108-118,129,共12页

可控冲击波(CSW)岩层致裂技术作为岩层改造领域的一项变革性技术,已在煤层改造等方面取得显著应用效果,并在煤炭安全开采领域开展应用探索。然而,受实验及现场监测条件限制,前期对地质-工程因素约束下的CWS岩层致裂基本规律理解不足,制... 可控冲击波(CSW)岩层致裂技术作为岩层改造领域的一项变革性技术,已在煤层改造等方面取得显著应用效果,并在煤炭安全开采领域开展应用探索。然而,受实验及现场监测条件限制,前期对地质-工程因素约束下的CWS岩层致裂基本规律理解不足,制约了对致裂机理的探索及现场作业参数的优化。鉴于此,在阐述CSW煤层改造及其面临的工程科学问题基础上,采用基于连续介质力学的离散元方法(CDEM)开展数值模拟,以进一步揭示地应力、煤岩力学性质、冲击波加载条件约束下的CSW煤层致裂行为及其基本规律。结果显示,CSW加载条件对致裂效果的影响存在最优范围,过度加载会导致近井地带煤体崩解,煤粉产出率增加,造成煤储层伤害;同时,煤体破碎导致波阻抗及冲击波衰减速度增大,限制有效改造半径扩展;地应力增大,破裂半径、破裂度存在临界值,水平主应力差对CSW冲击裂隙形态、扩展方位及缝网连通程度存在显著影响。研究揭示,CSW煤岩致裂效果对力学性质的响应存在选择性:弹性模量与破裂半径、破裂度之间存在拐点临界值;黏聚力增大,煤岩脆性变小,致裂效果变差;抗拉强度似乎对CSW致裂效果没有明显影响。研究成果可为CSW作业煤层优选及参数优化措施提供参考。 展开更多

关键词 可控冲击波 煤层 改造效果 约束条件 数值模拟

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电脉冲可控冲击波煤储层增透原理与工程实践 被引量：56

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作者 张永民 邱爱慈 秦勇 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第9期79-85,共7页

为解决煤层气高效开发和煤矿瓦斯治理面临的煤储层增透改造技术难题,研发成功了强度、作用区域、作用次数可控的电脉冲可控冲击波增透煤层新技术,并已开展了多种现场应用探索。冲击波通过破裂、撕裂、弹性声波扰动等方式改造煤储层,具... 为解决煤层气高效开发和煤矿瓦斯治理面临的煤储层增透改造技术难题,研发成功了强度、作用区域、作用次数可控的电脉冲可控冲击波增透煤层新技术,并已开展了多种现场应用探索。冲击波通过破裂、撕裂、弹性声波扰动等方式改造煤储层,具有分段、分频带的基本特征,这种基本特征与重复加载的疲劳效应结合,使得可控冲击波技术具有其他储层改造技术不可比拟的优势。改造效果取决于冲击波幅值、加载次数与煤储层物性的耦合特性,冲击波幅值与煤层物性的耦合作用决定着冲击波在煤层中的传播特性,加载次数与煤储层物性的耦合则与煤储层疲劳效应有关。发明了电脉冲可控冲击波井下作业装置,初步形成了完整的现场作业工艺流程。现场试验证实了该项技术在顺层钻孔煤层改造及瓦斯抽采中的效益和有效性,并显示出地面煤层气井煤储层改造的可观前景。 展开更多

关键词 电脉冲 可控冲击波 煤层增透 瓦斯抽采 煤层气开发

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松软煤层可控冲击波增透瓦斯抽采创新实践——以贵州水城矿区中井煤矿为例 被引量：36

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作者 张永民 蒙祖智 +3 位作者 秦勇 张志峰 赵有志 邱爱慈 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期2388-2400,共13页

松软煤层瓦斯低成本高效抽采属于世界性技术难题之一,中井煤矿回采工作面规模煤层可控冲击波增透效果为解决这一难题提供了一个成功示范。通过可控冲击波增透煤层钻孔,单孔日均瓦斯抽采量平均提高3.37倍,最高达到6.54倍,瓦斯浓度平均提... 松软煤层瓦斯低成本高效抽采属于世界性技术难题之一,中井煤矿回采工作面规模煤层可控冲击波增透效果为解决这一难题提供了一个成功示范。通过可控冲击波增透煤层钻孔,单孔日均瓦斯抽采量平均提高3.37倍,最高达到6.54倍,瓦斯浓度平均提高2.31倍,增透有效半径可达40~60m,将原来的难以抽采煤层转变为可以抽采~容易抽采煤层,需要的钻孔工程量只有传统抽采工程的11%~18%。在钻孔直径、冲击能量条件相同条件下,示范区煤层增透的最佳冲击密度在1.0~1.1次/m,增透段长度应大于120m;在最佳冲击密度条件下,回采工作面抽采孔增透效果主要与抽采开始时机、周围抽采环境有关,巷道掘进暴露越晚以及回采工作面增透孔相互干扰越明显,抽采效果越好。与传统钻孔抽采流量幂指数单调衰减曲线形态不同,增透孔瓦斯流量曲线表现为“两段式”变化的典型特征,其中多数孔第1阶段流量曲线出现类似于煤层气地面井排水降压的流量“峰”,第2阶段流量衰减系数也远远小于对比基准。分析认为,产生上述效果的机理在于两个方面:①以冲击波增透孔为中心向外,煤层流场由井巷采动流场向冲击波改造流场过渡,大大扩展了原有的有效流场半径,冲击波改造流场类似于地面井煤层流场,可以通过排水降压形式产出煤层瓦斯;②冲击波改造流场为抽采影响带流场提供了更为充足的瓦斯气源,有效阻滞了瓦斯流量衰减系数的快速降低,显著提高了抽采效果。 展开更多

关键词 可控冲击波 松软煤层 瓦斯抽采 增效机理 水城矿区

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可控冲击波致裂海上油层可行性分析 被引量：11

6

作者 杨万有 郑春峰 +4 位作者 李昂 尹莎莎 郭晓飞 赵展 卢勇 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2020年第1期38-41,I0003,共5页

现有解决海上油田油水井地层污染、近井地带堵塞的主要措施为酸化、压裂、爆燃压裂等。其中,酸化会对储层产生二次伤害;压裂对选井条件要求苛刻,施工程序复杂,作业费用较高;爆燃压裂受限于火工品运输和工艺实施特殊性,难以大范围推广使... 现有解决海上油田油水井地层污染、近井地带堵塞的主要措施为酸化、压裂、爆燃压裂等。其中,酸化会对储层产生二次伤害;压裂对选井条件要求苛刻,施工程序复杂,作业费用较高;爆燃压裂受限于火工品运输和工艺实施特殊性,难以大范围推广使用。为此,开展了高效、安全、低成本的可控冲击波技术在海上油田应用的响应研究,通过制作物模实验样品,建立冲击波致裂实验平台,探索可控冲击波致裂海上油层的可能性。实验结果表明,在海上油田常用的3种完井工艺条件下,冲击波可致裂样品产生宏观裂缝;冲击波作用后,储层抗压强度平均下降了23%,抗拉强度平均下降了52%,力学强度的降低表明冲击波可以有效改变样品内部结构,进而解决储层难于形成复杂缝网的问题。 展开更多

关键词 岩石 可控冲击波 致裂 裂缝 完井方式

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可控冲击波煤层增透技术在穿层钻孔中的应用 被引量：5

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作者 张迪 张永民 +4 位作者 李建栋 任婧 赵有志 汪峰 李克相 《煤炭工程》 北大核心 2023年第6期73-78,共6页

云贵地区煤炭资源通常为多煤层叠置构造,煤层薄、煤层数量多、层间距近且构造复杂,不具备保护层泄压开采条件,穿层钻孔抽采效率差,迫切需求煤层增透措施。可控冲击波是一种新型煤层增透技术,已在国内北方地区取得了较好的应用效果。针... 云贵地区煤炭资源通常为多煤层叠置构造,煤层薄、煤层数量多、层间距近且构造复杂,不具备保护层泄压开采条件,穿层钻孔抽采效率差,迫切需求煤层增透措施。可控冲击波是一种新型煤层增透技术,已在国内北方地区取得了较好的应用效果。针对云贵地区煤层问题,以云南白龙山煤矿C7+8大块煤样为例使用冲击波进行能量优化实验;采用可控冲击波煤层增透技术结合钻孔及煤层条件设计了“煤层增透”和“岩层预裂”的交叉重叠作业模式和作业参数,并开展先导性试验。结果表明:煤层增透采用30 kJ含能棒,岩层预裂采用80 kJ含能棒。煤岩结合部增透的5号钻孔较煤层增透的4号钻孔的抽采浓度提高16.2倍,抽采纯量提高15.8倍,较常规穿层钻孔抽采纯量可提高2.8倍。观测后期5号钻孔整体浓度和流量有增加趋势,说明在煤层中部和煤岩结合处交叉冲击作业起到均衡预裂的作用。 展开更多

关键词 可控冲击波 瓦斯 煤层 穿层钻孔 瓦斯抽采

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可控冲击波增透技术在吉宁低孔低渗松软煤层的应用 被引量：5

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作者 苏士龙 张永民 +4 位作者 李文刚 高海海 赵有志 王向东 郑亮 《中国矿业》 2021年第5期173-179,共7页

吉宁煤矿是典型的低透气性煤矿,可控冲击波技术是目前低透气性煤层增透的理想措施之一。适合于该矿的可控冲击波作业点间距、单点作业次数和孔口保留深度等参数尚未解决。针对上述问题,在吉宁煤矿低透气性煤层采帮区和非采帮区开展了可... 吉宁煤矿是典型的低透气性煤矿,可控冲击波技术是目前低透气性煤层增透的理想措施之一。适合于该矿的可控冲击波作业点间距、单点作业次数和孔口保留深度等参数尚未解决。针对上述问题,在吉宁煤矿低透气性煤层采帮区和非采帮区开展了可控冲击波增透技术的合理作业参数设计。考虑安全和作业效果因素设计了0~30m和0~40m两种孔口保留深度,考虑冲击波叠加和单孔作业效率影响设计了6m和9m两种作业点间距,考虑煤层物性差距设计了6次、8次和9次三种单点作业次数。试验结果:非采帮区3^(#)增透孔采取冲击点间距9m、单点冲击6次参数施工后钻孔平均抽采纯量最高,非采帮区增透钻孔平均日抽采量提高5倍,采帮区增透钻孔平均日抽采量提高5.9倍;孔口保留深度对增透效果的影响无规律可循;距离增透钻孔60m处的1-2^(#)观测孔抽采量明显高于本组增透孔。结果表明:吉宁煤矿可控冲击波作业参数以9m冲击点间距、6次单点冲击次数最佳;孔口保留深度对增透效果影响无规律可循,根据现场施工经验维持在0~40m较为合适;可控冲击波对吉宁煤矿煤层最大增透影响距离达60m左右。 展开更多

关键词 可控冲击波 低孔低渗 松软煤层 瓦斯抽采

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坚硬厚煤层可控冲击波增透技术应用 被引量：9

9

作者 苏士龙 《煤炭工程》 北大核心 2020年第9期71-75,共5页

为了解决坚硬厚煤层瓦斯治理中煤储层增透技术优化的难题,介绍了一种可控冲击波煤储层增透技术,并以吉宁煤矿为工程背景,分析了冲击波增透后的钻孔抽采效果,结果表明:可控冲击波通过迫使煤储层内部结构发生破坏,促进原生裂隙间相互沟通... 为了解决坚硬厚煤层瓦斯治理中煤储层增透技术优化的难题,介绍了一种可控冲击波煤储层增透技术,并以吉宁煤矿为工程背景,分析了冲击波增透后的钻孔抽采效果,结果表明:可控冲击波通过迫使煤储层内部结构发生破坏,促进原生裂隙间相互沟通形成渗透裂隙网,显著提高煤层透气性,使冲击钻孔有效半径增大至17m;单孔抽采量为普通钻孔的8.9倍,瓦斯抽采达标时间缩短了64%左右,并且随着冲击波单点冲击次数增大,增透效果更加显著。 展开更多

关键词 煤储层 可控冲击波 增透技术 瓦斯抽采 有效抽采半径

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可控冲击波解堵增透技术在延川南煤层气田中的应用 被引量：11

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作者 王喆 《油气藏评价与开发》 CSCD 2020年第4期87-92,共6页

为解决延川南区块煤层气井煤粉堵塞、产气量低等问题,开展了可控冲击波解堵增透技术的应用试验。选取4口典型井,进行了施工过程中的地质和工程参数分析,及实施前后产气量、产水量的对比分析。结果表明,可控冲击波解堵增透技术应用于煤... 为解决延川南区块煤层气井煤粉堵塞、产气量低等问题,开展了可控冲击波解堵增透技术的应用试验。选取4口典型井,进行了施工过程中的地质和工程参数分析,及实施前后产气量、产水量的对比分析。结果表明,可控冲击波解堵增透技术应用于煤层气井中可以提高液体流动性,促进气体解吸扩散,并且可以解堵煤储层。可控冲击波解堵增透技术的选井标准是煤层破裂压力较低、压裂改造效果好、含有夹矸、煤层含气性好和地层压力系数相对较高等。该技术具有造缝与解堵作用,可提高地层液体流动性,清除地层污染,在延川南煤层气井近井地带解堵、提升产量方面也有较好的实施效果和应用前景,并且有望成为低产、低效井的一项新型增产技术。 展开更多

关键词 可控冲击波 延川南区块 煤层气 解堵增透技术

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林华煤矿可控冲击波煤层瓦斯强化抽采技术试验 被引量：8

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作者 李明泽 李惠云 罗秀坤 《中国煤炭》 2019年第8期54-57,共4页

针对林华煤矿9~#煤层透气性差、瓦斯抽采困难、造成采掘接续紧张的问题,为提高瓦斯抽采效果,在调研现有瓦斯强化抽采技术的基础上,运用可控冲击波煤层强化增透技术进行了本煤层钻孔的增透作业试验。通过对增透作业完成后102 d内可控冲... 针对林华煤矿9~#煤层透气性差、瓦斯抽采困难、造成采掘接续紧张的问题,为提高瓦斯抽采效果,在调研现有瓦斯强化抽采技术的基础上,运用可控冲击波煤层强化增透技术进行了本煤层钻孔的增透作业试验。通过对增透作业完成后102 d内可控冲击波增透钻孔、观察孔、相邻区域常规钻孔的百米钻孔瓦斯抽采纯量观测,可控冲击波增透钻孔和观察孔抽采量分别比常规钻孔提高了2.5倍和2.0倍,初步证明可控冲击波这项原创技术在煤层瓦斯强化抽采领域的适用性。 展开更多

关键词 瓦斯抽采 可控冲击波煤层增透技术 林华煤矿

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