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超临界二氧化碳增强型地热系统研究综述
1
作者 秦佐己 金轶斌 +2 位作者 胡俊杰 王全荣 丁雁 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第4期1-11,共11页
随着全球气候变化和能源转型的加速推进,超临界二氧化碳增强型地热系统(carbon dioxide enhanced geothermal system,CO_(2)-EGS)因其兼具高效热能提取与碳地质封存的双重优势,成为地热开发领域的研究热点。系统回顾了CO_(2)-EGS技术的... 随着全球气候变化和能源转型的加速推进,超临界二氧化碳增强型地热系统(carbon dioxide enhanced geothermal system,CO_(2)-EGS)因其兼具高效热能提取与碳地质封存的双重优势,成为地热开发领域的研究热点。系统回顾了CO_(2)-EGS技术的发展历程,重点分析了其在储热特性、储层稳定性和经济性方面的研究进展。与传统水基增强型地热系统相比,CO_(2)作为工作流体表现出低黏度、高流动性和优异的热传导性能,不仅提升了储层的热提取效率,还有效降低了储层损伤和设备腐蚀风险。对当前研究的梳理表明,尽管当前技术仍面临系统储热性能提升、储层稳定性和实际工程应用成本控制的挑战,但通过深入研究储热效率优化、储层响应机制、经济性评估及设计改进,CO_(2)-EGS有望在全球能源转型和碳中和目标的实现中发挥重要作用。CO_(2)-EGS在复杂地质条件下的裂隙网络优化设计、长期注采过程中储层性能的动态演化,以及多能互补技术的集成应用是未来发展的关键方向。 展开更多
关键词 超临界CO_(2) 增强型地热系统(EGS) 储热性能优化 储层稳定性 经济性分析
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煤矿井下坍塌体水平钻进参数特征与破岩机理
2
作者 姚宁平 豆旭谦 +4 位作者 韩兆阳 张国华 孙雨辰 李浩 王力 《煤田地质与勘探》 2025年第8期226-237,共12页
【目的】随着煤矿开采深度不断增加,巷道因地应力和矿压作用导致冒顶塌方、人员被埋等灾害风险加剧,钻孔救援是快速构建救援通道的关键手段,但钻进过程面临地质结构复杂、坍塌体稳定性差、钻进效率低等挑战。【方法】为揭示坍塌体钻进... 【目的】随着煤矿开采深度不断增加,巷道因地应力和矿压作用导致冒顶塌方、人员被埋等灾害风险加剧,钻孔救援是快速构建救援通道的关键手段,但钻进过程面临地质结构复杂、坍塌体稳定性差、钻进效率低等挑战。【方法】为揭示坍塌体钻进破岩机理,优化钻进参数与成孔可靠性,实现坍塌体安全高效钻进,研制了冲击−旋转水平钻进与随钻实时监测的大型试验平台,该平台具备9项钻进参数的实时采集或控制能力,包括钻进速度、推进力、钻进压力、旋转压力、冲击压力等,满足钻进全过程的动态监测需求,基于该平台采用M20、C30、C50三类强度材料设计了模拟坍塌体典型组构和结构的模型试验,对比不同强度和状态下钻进参数的变化规律。【结果和结论】钻进行程的曲线形态、钻进速度的突变响应,推进力的跃迁间隔和周期性变化以及旋转压力的波动幅度等参数特征可有效表征被钻岩体的强度水平和赋存状态;进一步结合成孔形态与破碎模式,提出“低冲击−低推进−高转速”策略有助于在透巷段降低扰动、提高钻进稳定性;试验揭示了坍塌体内部“块体尺寸分级响应−破碎模式级联转化−钻进过程循环渐进”的破岩机理:小尺寸松散体易受扰动排出,中尺寸块体在钻进中与松散体形成支撑结构后被进一步破碎并参与排屑循环,大尺寸孤石部分破碎后进入循环,或因完整性高形成贯通通道持续存在,反映钻进过程中的机−岩互馈特性与结构动态演化过程。研究结果为井下坍塌体钻进过程中岩体识别、参数优化与安全控制提供了理论支撑,助力应急救援中的科学决策与精准作业。 展开更多
关键词 钻孔救援 坍塌体钻进 随钻监测 破岩机理 参数识别 煤矿
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地下空间坍塌救援钻场动态安全评估预警方法与集成
3
作者 谢众智 张国华 +5 位作者 韦兴童 张宁 王晓恬 倪晓阳 周政文 王献泽 《煤田地质与勘探》 2025年第8期259-270,共12页
【目的】针对地下空间坍塌救援钻场环境灾变动态安全评估方法缺失的问题,提出了一种基于多源数据驱动的动态安全评估与实时预警方法。【方法】综合考虑地下空间救援钻场的孕险环境、致险因素,构建了适用于该环境的安全评估指标及指标分... 【目的】针对地下空间坍塌救援钻场环境灾变动态安全评估方法缺失的问题,提出了一种基于多源数据驱动的动态安全评估与实时预警方法。【方法】综合考虑地下空间救援钻场的孕险环境、致险因素,构建了适用于该环境的安全评估指标及指标分级体系,融合围岩变形、气体浓度及钻机振动等多源数据,采用层次分析法(AHP)与熵权法(EWM)组合赋权建立适用于救援钻场的安全评估方法;引入外生变量建立ARIMAX多因素时间序列预测模型,并构建“监测−评估−预测−预警”闭环机制。【结果和结论】(1)评估模型通过专家经验与数据分布特性融合,实现权重分配的动态优化,较单一主观赋权模型评估结果的稳定性显著提高。(2)预测模型的预测误差较低,均方根误差低于0.12。(3)开发轻量化软件平台,实现评估与预警方法与可视化界面的高效集成,显著降低预警响应时间;实例验证表明评估与预警方法的可靠性较高。该方法突破了传统静态评估的局限性,为复杂救援环境下的态势感知与决策优化提供了理论支撑和技术工具。 展开更多
关键词 地下空间坍塌 救援钻场 组合赋权 动态安全评估与预警平台 ARIMAX模型 多因素时序预测
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