国家自然科学基金(U13612031)
- 作品数：10 被引量：185H指数：10
- 相关作者：秦勇张永民邱爱慈杨兆彪傅雪海更多>>
- 相关机构：中国矿业大学西安交通大学西北核技术研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技支撑计划国家科技重大专项更多>>
- 相关领域：矿业工程石油与天然气工程天文地球电气工程更多>>
- 黔西比德-三塘盆地煤储层NMR T_2谱及气水相渗特征与控制因素被引量：12
- 2014年
- 通过核磁共振(NMR)与气水两相相对渗透率实验,描述黔西比德-三塘盆地煤储层NMR T2谱与气水相渗特征,并结合压汞、最大镜质体反射率以及煤物质组成等基础测试,从煤级、显微组分、孔隙结构等角度分析主要控制因素,最后通过与沁水盆地高煤阶煤储层、美国中-低煤阶煤储层相关结论进行对比,揭示本区煤层气开发潜力.研究结果表明:本区煤储层以无烟煤为主,NMR T2谱呈双峰态分布,不可动峰明显而可动峰微弱,揭示束缚水饱和度高,有效孔隙度较低,两峰相互分离,截止值T2c为10ms,对应孔隙直径约为100nm,表明扩散孔(<100nm)和渗流孔(>100nm)之间连通性差.T2谱特征与压汞孔隙结构具有良好的匹配性,即微小孔发育、中大孔不发育,中孔比例极低,孔隙类型以半封闭孔为主,连通性较差,说明煤级控制之下的孔隙结构决定了T2谱的形态特征.气水相渗特征受控于孔隙结构、煤级、显微煤岩组分等因素,本区相渗条件总体优于沁水盆地南部,但相比于美国中-低阶煤储层,仍然表现出残余水饱和度高、残余水条件下气体相对渗透率低、气水两相流区间窄等特点,揭示本区煤层气开发面临着我国高煤阶煤储层普遍存在的解吸与渗流瓶颈问题.
- 郭晨秦勇杨兆彪卢玲玲颜青
- 关键词：NMRT2谱煤层气开发
- 煤中超临界甲烷等温吸附模型研究被引量：18
- 2014年
- 为了从数学模型上深入了解煤层气在煤中吸附的物理机理,利用参数具有物理意义的吸附模型,如Langmuir、Freundlich、Toth、Langmuir-Freundlich、扩展的Langmuir、BET、D-R、D-A模型,分别对3个不同煤级样品的空气干燥基和干燥无灰基甲烷等温吸附数据进行拟合,对BET模型、D-R模型、D-A模型中涉及的p0,采用虚拟饱和蒸气压的概念,用3种方法计算。通过对模型参数拟合值的分析,比较了空气干燥基和干燥无灰基煤的吸附特征,对微观吸附机理进行了解释。比较了各模型对单煤级和3个煤级作为整体的拟合效果,认为B-BET-1模型、B-BET-2模型对于3个煤级样品均没有物理意义,D-R-3模型和D-A-3模型不能用于描述长焰煤的吸附特性,T-BET-3模型异常高的最大吸附量所反映的吸附机理尚待研究。综合分析,认为T、L-F、E-L、B-BET-3、TBET-1和T-BET-2模型用于描述煤中甲烷超临界吸附较为理想。
- 赵龙秦勇杨兆彪申建韩贝贝张政
- 关键词：煤层气
- 可控冲击波增透松软煤层的工程实践被引量：15
- 2017年
- 煤层增透改造是煤层气高效开发和煤矿瓦斯治理面临的首要技术难题,利用可控冲击波增透煤层是一种安全有效的新型煤层增透技术,冲击波通过破裂、撕裂、弹性声波扰动等方式增加煤层透气性,这些方式重复加载对煤层的疲劳效应使得煤层裂隙不断扩展、沟通和丰富,最终达到增透整个煤层的效果。本文介绍了一项将可控冲击波技术应用于松软煤层增透的工程实践。该实践中,通过在钻孔内使用筛管支护的方法解决了松软煤层钻孔垮塌对可控冲击波设备应用的限制,成功地在一个工作面的多个掘进孔和顺层孔中实施了冲击波增透作业。现场实践结果表明:可控冲击波增透技术显著提高了钻孔瓦斯抽采量,延长了钻孔瓦斯抽采周期,增加了瓦斯抽采总量及钻孔瓦斯抽采纯量,降低了区域煤层瓦斯含量和瓦斯压力,消除了瓦斯突出危险性。证实了可控冲击波技术在松软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。
- 张永民邱爱慈秦勇
- 关键词：电脉冲瓦斯抽采煤层气开发
- 煤储层开发动态地质评价理论与技术进展被引量：42
- 2014年
- 项目组以沁水盆地、鄂尔多斯盆地等为研究对象,取得了煤层气高产井区地质控制模式、煤储层物性动态规律与数学模型、多层叠置含煤层气系统、煤层气开发解吸阶段数值描述等4项理论认识;形成了煤层水及孔隙低场核磁共振表征、煤层气有利建产区地质综合评价、多层叠置含气系统煤层气递进排采地质设计、煤储层开发地质动态评价等4项评价技术;研发了多煤层多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统、煤层气直井流体参数探测仪、煤层含气量天然源超低频电磁探测仪等3套装备,初步形成了适合于研究区地质条件的煤层气开发地质保障技术体系框架,为满足煤层气大规模开发需求提供了参考。
- 秦勇汤达祯刘大锰张遂安韦重韬王生维傅雪海唐书恒姜波许江秦其明
- 关键词：煤层气煤储层地质保障技术地质评价
- 脉冲大电流放电引爆含能材料产生冲击波的储层改造被引量：14
- 2016年
- 介绍了复合电热化学法产生冲击波的机理和冲击波改善储层物性的机制;给出了脉冲大电流引爆含能材料弹丸的结构和典型的放电参数,开展了冲击波致裂储层的实验研究;检测了样品在冲击作用下的动态应变及影响储层解吸附特性的关键参数(包括孔隙度、渗透率、抗拉、抗压强度等),并在实验前后进行了测量和对比。研究表明,电热化学法产生的冲击波可在圆柱形砂岩样品上产生幅值为1000με~1500με的应变量,使砂岩出现了宏观裂缝;样品平均孔隙度由15.24%增至15.62%,平均渗透率由1.749 09×10^(-3)μm^2增至2.467 08×10^(-3)μm^2;抗压、抗拉和抗剪强度均下降了约30%。
- 周海滨刘巧珏赵有志张永民丁卫东
- 关键词：脉冲放电含能材料冲击波储层改造
- 可控冲击波增透保德煤矿8~#煤层的先导性试验被引量：12
- 2019年
- 介绍了可控冲击波技术在保德煤矿的煤层增透先导性试验。试验设计了1个试验孔,2个近区观测孔和2个远区观测孔,对作业有效增透区域进行分析。试验结果表明:试验孔近区1号和2号观测孔瓦斯抽采量显著增加且呈明显的递增趋势,远区3号和4号观测孔瓦斯抽采量虽显著增加但递增不明显;揭示可控冲击波作业后裂隙场在近区发育丰富,远区相对较少的增透特点;初步确定冲击波致裂增透煤层的有效半径大于15m。通过数据对比分析证明冲击波增透煤层存在最佳作用次数。
- 张永民安世岗陈殿赋师庆民张增辉赵有志罗伙根邱爱慈秦勇
- 关键词：裂隙场瓦斯抽采煤层钻孔
- 电脉冲可控冲击波煤储层增透原理与工程实践被引量：44
- 2017年
- 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。
- 张永民邱爱慈秦勇
- 关键词：电脉冲瓦斯抽采煤层气开发
- 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：30
- 2019年
- 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。
- 张永民蒙祖智秦勇张志峰赵有志邱爱慈
- 关键词：松软煤层瓦斯抽采
- 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：15
- 2021年
- 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。
- 秦勇李恒乐李恒乐张永民赵锦程赵锦程
- 关键词：煤层数值模拟
- 高聚能重复强脉冲波煤储层增渗新技术试验与探索被引量：41
- 2014年
- 高聚能重复强脉冲波煤储层激励是我国科学家基于核爆冲击波原理而研发的一项原创性新技术,通过前期工程实践证明了其对煤储层增渗的可行性和有效性,但该方面基础研究滞后于工程探索,技术的进一步研发与推广应用急需突破基础研究的瓶颈。面向我国煤层气高效经济开发的这一重大技术需求,分析了冲击波煤储层致裂增渗领域的研究现状,阐述了高聚能重复强脉冲波煤储层致裂增渗的基本原理,总结了该技术前期现场试验与工程探索的效果,凝炼出该方向亟待解决的科学问题。具体来说,探讨高聚能重复强脉冲波诱导下的煤储层破裂动力学特征及其地质、工程因素耦合作用机理,深入阐释重复脉冲波诱导下的波-流-煤相互作用这一核心科学问题,是进一步研发、完善和推广应用该项煤储层增渗新技术的首要基础。
- 秦勇邱爱慈张永民
- 关键词：电脉冲冲击波致裂
