苏州市深层水回灌堵塞原因及对策

苏州市深层地下水资源严重超采,漏斗中心区域水位突破－６０ｍ,人工回灌贮能工程不理想,选择的回灌井大部分堵塞报废,设备闲置,经济受损。回灌井所处水文地质条件差和管井工艺不符合要求导致了回灌井堵塞。须按水文地质条件调整、建设回灌井网,同时改进回灌井建井工艺。     

基于时序参数分析的砂岩热储回灌特征变化研究——以山东临清市为例

为促进山东省临清市地热资源循环利用,开展了地热水回灌工程。针对采暖期前与采暖期两种情形的回灌情况,监测了开采井及回灌井的水量、水温、水位及井口压力等,并基于时序参数分析了回灌能力及最大回灌量、开采井温度场、水质变化和回灌堵塞程度。结果表明：本次施工的回灌井能够满足单井100%回灌,单井自然回灌量可达121～227 m3/h;总体上开采井地热水温度表现为在供暖期上升、供暖末期下降的趋势;由于井位深度差别,在供暖期前后,开采井矿化度比回灌井分别高约45.34%和17.33%;经过一个供暖季的回灌,虽然在回扬过程中渗透系数有一定的改善,但仍由0.7699 m/s降至0.3254 m/s,有明显变小的趋势。     

承压含水层非完整反滤回灌井的稳定流计算

反滤回灌井是地下水库中一种有效的回灌设施,它由回灌井和井口反滤层组成。非完整反滤回灌井井流运动由砂反滤层的竖向流和非完整回灌井井流组合而成。文中提出了承压含水层非完整反滤回灌井稳定流的计算方法,分析了反滤层、井损和回灌堵塞等因素对回灌量的影响,并结合实例证明了反滤回灌井回灌量大大低于普通回灌井的回灌量。     

沉积盆地砂岩热储回灌试验研究——以山东禹城市为例

禹城市为东营组热储地热资源开采利用集中区,因地热资源集中开采及地热尾水的直接外排,造成了水化学污染、热污染及热储层压力下降等一系列地质环境问题。本次在禹城市地热资源开发利用现状调查的基础上,在禹城市栖庭水岸开展地热回灌试验研究,回灌模式为自然同层对井回灌。根据本次回灌试验取得的数据,对回灌量与回灌压力关系、回灌对热储层水质影响、回灌对热储层温度影响规律进行了分析研究并根据拟合回灌量与水位升幅关系曲线计算了最大回灌量。分析结果表明:回灌量随压力的增大而增大,单位回灌量随回灌压力的增大呈减小趋势;回灌井因灌入了矿化度比其自身地热水矿化度高的水源,所以回灌后采集的回灌井地热水矿化度比回灌试验之前高,但因采灌井开采热储层属于同层热储,故回灌对热储层水质影响小;本次试验采灌井间距较大,故回灌对热储层温度无影响;计算确定该回灌井最大回灌量为70 m~3/h。本次回灌试验研究为禹城市地热资源可持续开发利用提供了依据。     

天津市中心城区老旧地热回灌系统技术改造方法探析

天津市中心城区部分地热回灌井运行时间较长,井下堵塞情况普遍,很多井的回灌效果出现了衰减现象。为了保证回灌井的回灌能力,可以采用酸化洗井、增加过滤设备等措施对老旧回灌系统进行技术改造。此措施能有效避免回灌物理堵塞,减缓回灌量衰减,提高回灌率、维护回灌井的持续有效运行,并能满足更高标准的两采一灌的回灌需求,从而为解决周边地热单井的地热尾水回灌需求创造有利条件。     

浅层地热能开发回灌井施工技术研究——以郑州市东、西部新城区为例

地下水回灌是浅层地热能开发利用中不可缺少的环节,回灌井是实施回灌的关键设施,其施工技术是影响回灌效果的重要因素。选取郑州市东部新城区、西部新城区浅层地热能开发的回灌井为研究对象,分析不同区域地质条件的差异,通过回灌井结构分析地下水的回灌机理,论述影响回灌效果的因素。结合试验井施工情况,论述泥浆正循环钻进、泵吸反循环钻进、冲击钻进等不同钻进工艺的适用条件和施工中存在的问题,以及钢筋砼管、钢管和U-PVC管等不同成井管材对回灌效果的影响,探索提高单位回灌量的针对性措施,为今后郑州市及周边地区浅层地热能开发回灌井的施工提供参考。     

复杂环境条件下地铁降水回灌系统设计与研究

针对北京市地铁丰益桥南站和丰益桥南站—终点区间施工降水回灌场地周边复杂环境,基于抽水试验、场地回灌试验、周边回灌试验等,从回灌池的深度、回灌井的深度、单井回灌水量、回灌井布置等方面设计了回灌系统.分别采用解析法和数值法检验了回灌系统方案的合理性,最终确定了以84眼小口径井和1眼大口井进行补充的回灌方案能满足施工降水排水需求.经实际运行显示,系统回灌总量7261×104 m3,实现了地铁降水排水100％资源性回灌.     

采暖尾水回灌对砂岩热储温度的影响——以鲁北地区为例

为保证地热资源可持续开发利用,深入开展回灌工程采灌井合理井距研究、防止短时间内发生热突破是地热领域的重大关切。本文根据全井段测温结果,对砂岩热储不同采灌工程地温场变化特征进行了分析。研究表明：随着回灌年度的增加,冷水范围越来越大,热量对回灌井有效补给路径变长,回灌井热储段温度曲线波动幅度越小;当采灌井距较小、底部温度相对较低时,回灌冷水会对开采井造成影响,致使开采井热储温度降低;在回灌初期热对流在热量恢复中占主导作用,随着回灌年数的增加,冷水范围越来越大,热对流对温度场恢复的作用逐渐减弱,周边和相邻隔水层热传导在温度恢复中的作用越来越显著,温度恢复越来越慢,因此,在规模化回灌条件下,热突破是必然的。     

基于TOUGH2数值模拟软件的延津地区热储采灌研究

本文采用TOUGH2数值模拟软件,根据研究区对井在预设情景下运转30年的模拟结果,对河南省延津县下新近系热储层压力场、温度场进行模拟,在模型验证的基础上,对不同回灌率及不同采灌井间距工况进行模拟研究,结果显示:回灌井的回灌过程会使地下水水温降低,回灌时间越长水温降低幅度越大,影响范围也越大,根据模拟抽水井和回灌井不同间距条件下(55 m、150 m、250 m、300 m)温度场变化情况,建议区域下新近系地层地热回灌项目抽水井和回灌井间距应大于等于250m,以保证抽水井出水温度;而不同回灌率工况下分析化学场和压力场的模拟数据可以看出,回灌率越大,地热水水质、压力影响越大,基本呈线性关系。为区域地热资源回灌-开采提供示范和指导。     

采暖尾水回灌对砂岩热储地温场的影响 ——以鲁北地区为例

为保证地热资源可持续开发利用,深入开展回灌工程采灌井合理井距研究、防止短时间内发生热突破是地热领域的重大关切。本文根据全井段测温结果,对砂岩热储不同采灌工程地温场变化特征进行了分析。研究表明：随着回灌年度的增加,冷水范围越来越大,热量对回灌井有效补给路径变长,回灌井热储段温度曲线波动幅度越小;当采灌井距较小、底部温度相对较低时,回灌冷水会对开采井造成影响,致使开采井热储温度降低;在回灌初期热对流在热量恢复中占主导作用,随着回灌年数的增加,冷水范围越来越大,热对流对温度场恢复的作用逐渐减弱,周边和相邻隔水层热传导在温度恢复中的作用越来越显著,温度恢复越来越慢,因此,在规模化回灌条件下,热突破是必然的。     

高压水射流钻完井技术进展及发展思考

利用有效的钻完井技术,缩短建井周期,提高单井产能,对于经济高效开发深层油气、致密油气、煤层气等油气资源具有重要意义。高压水射流钻完井技术是利用高能流体进行破岩的前沿技术,不仅能用于提高钻井机械钻速,还能用于割缝增产,国外在高压水射流钻完井技术方面开展了大量尝试性研究工作,通过不断创新和改进,已有部分技术实现了商业应用。在总结高压水射流钻完井技术进展的基础上,分析了商业应用存在的问题,针对国内高压水射流钻完井技术发展现状,提出了开展超高压双管连续管水射流钻井技术研究、开展超高压水射流割缝增产技术试验、开发专用的井下喷射和切削系统、深化脉冲水射流技术研究等发展建议。围绕这些关键技术进行攻关研究,通过室内和现场试验,尽快形成我国的高压水射流钻完井技术及配套装备。      

高压水射流射孔过程及机理研究

采用非线性动力有限元法和岩石动态损伤模型对高压水射流射孔过程及机理进行了模拟研究,并依据所给出的岩石孔隙度演化模式,分析了高压水射流射孔对岩石渗透性的影响。结果表明,高压水射流具有很强的破岩能力,卸载及射流冲击所产生的拉伸破坏是水射流破岩的主要形式,受岩石损伤发展的影响,随着与孔眼轴线距离的减小,岩石的孔隙度逐渐增大,而岩石的强度则呈减小趋势。分析结果首次从定量层面揭示了高压水射流射孔优于现有聚能射孔的机理。     

高压水射流破岩规律的数值模拟研究

运用动态非线性有限元法和Hoffman破碎准则,研究了高压水射流破碎岩石的规律,提出了高压射流破碎岩石过程分为射流冲蚀破碎和锤冲破碎及两个临界压力的概念。研究结果表明,提高射流冲击速度、喷射直径、横移速度、射流束数,在35°至40°之间合理选择射流入射角可以提高射流破碎岩石的效率。     

卵砾石含水层高压旋喷注浆止水帷幕技术

高压旋喷桩主要适用于淤泥质土、黏性土、粉土、砂土、黄土和碎石土等地层，在卵砾石地层或动水条件下的应用较少。我国某露天矿在施工旋喷桩止水帷幕的过程中，采用RJP工法进行帷幕施工，成功将高压旋喷注浆技术应用于卵砾石含水层中，通过试桩和筛分试验将卵砾石层特征对桩径大小的影响进行了分析研究，结果表明，RJP工法在卵砾石含水层中成桩效果良好、质量可靠，其桩径大小与卵砾石颗粒大小及含砂量有关。围井试验结果显示，高压旋喷桩帷幕墙完整，止水效果显著。研究成果表明高压旋喷注浆技术可在卵砾石含水层的加固和止水领域进行推广应用。      

大线速度下超高压水射流破岩试验研究

高压水射流的破岩效果对高压水射流辅助掘进机破岩技术至关重要。为提升隧道掘进机工况下高压水射流辅助破岩的效率,开展大线速度下超高压水射流破岩试验,分析喷嘴移动线速度、射流压力和喷嘴直径对破岩效果的影响规律,并探究加磨料和射流形式对破岩效果的影响。试验结果表明,随喷嘴移动线速度增加,高压水射流的切割深度和切割宽度均近似线性减小;随射流压力增加,切割深度近似线性增大,压力从200 MPa提高到280 MPa,切割深度增加了72%～82%;喷嘴直径从0.35 mm增大到0.60 mm,切割深度增加了60%～85%。大线速度下加磨料后射流变发散,加磨料的切割深度小于纯水的切割深度,加磨料的切割宽度大于纯水的切割宽度。砂管束流射流模式的能量利用率更高,砂管束流的切割深度比长线射流的切割深度大35%～42%,砂管束流的切割宽度比长线射流的切割宽度大78%～85%。基于Crow切割岩石理论,通过试验数据回归分析,得到大线速度下超高压水射流切割深度半理论半经验预测模型,可为高压水射流辅助掘进机破岩技术中射流切割参数优化提供参考依据。研究成果对提升隧道掘进机工况下超高压水射流辅助破岩的效率是很有意义的。     

叶县盐田探采结合井钻井工艺

针对叶县盐田的地质条件，上部无岩心钻进，采用大钻压、低转速、高泵压、大泵量喷射钻井的快速钻进技术；下部取心钻进，采用小钻压、高转速、低泵压、小泵量的取心钻进技术。采用防塌淡水泥浆与饱和盐水泥浆分别治理取得了较好的技术效果。     

高压喷射注浆法产生的超孔隙水压分析

介绍了高载射注浆法的作用机理,探讨了在施工过程中高压喷射注浆法引起的超孔隙压。根据半无限土体中小孔扩张问题的解,分析了在超孔隙水压作用的瞬时,土体中的应力、变形等,并提出了经验公式。结合一具体工程事故的成功处理,验证了所建议超孔隙水压公式的可行性,同时提出了减少超孔隙水压的对策和方法。     

脉冲磨料射流破碎岩石的实验研究

在淹没和非淹没状态下研究了脉冲射流的动态特性、振荡腔腔长、靶距、磨料浓度等参数与脉冲磨料射流的切割和冲蚀性能的关系,对比分析了脉冲磨料射流与前混合磨料射流在相同实验条件下对花岗岩及石灰岩等的冲蚀性能。实验结果表明,自激振荡射流频率随腔长增大而减小,随压力及流量的增大而增大;脉冲磨料射流的体积冲蚀速度在淹没状态下是前混合磨料射流的1.7倍,而在非淹没状态下为前混合磨料射流的1.4倍。     

Effects of process parameters on the comminution capability of high pressure water jet mill

To improve comminution efficiency, the effects of several process parameters on the comminution capability of high pressure water jet mill were investigated. Fractal dimension of particle size distribution, as an index of water jet mill comminution capability, was used for describing the fineness of the comminution product. Nine process parameters including the pump pressure, the mixing tube length and diameter, the coal particle mass flow rate, the diameter of feed material particle, the standoff distance, loading times, hardness of the target and the impact angle were investigated individually. The results obtained from this study provide deeper insight into the high pressure water jet comminution technology and a basis for process parameters optimization. We also show that the fractal dimension of particle size distribution can be used to monitor the comminution capability and estimate the degree of particle comminution.     

软煤夹层水射流层状卸压增透抽采瓦斯数值模拟及试验

水力冲孔是煤层瓦斯增透抽采的主要技术措施,其主要以出煤量考察卸压效果,但是也存在出煤量大、卸压不均一、应力易集中等问题。因此,提出软煤夹层水射流层状卸压增透抽采瓦斯技术,考虑瓦斯压力压缩和煤基质吸附瓦斯膨胀对本体变形的影响,建立应力场、裂隙场、渗流场耦合条件下的多物理场理论模型,并结合COMSOL数值模拟软件对软煤夹层水射流分支数、卸压影响范围内煤体的瓦斯压力和瓦斯含量变化规律进行了研究。研究表明:当水射流分支长半轴为2 m,短半轴为0.22 m时,水射流分支数为6个时较为合理;在相同出煤率情况下,相同时间内瓦斯压力和含量均随着与钻孔距离的增加而减小,抽采180 d,水射流层状卸压有效抽采半径约为常规水力冲孔有效抽采半径的2.14倍,且在有效影响范围2 m时,水射流层状卸压瓦斯含量降低量为7 m3/t,而常规水力冲孔瓦斯含量降低量为4.1 m3/t,水射流层状卸压瓦斯降低量为常规水力冲孔的1.71倍;在新义煤矿现场试验中发现,当水射流层状卸压出煤率为常规冲孔出煤率的0.29~0.71倍,抽采较高浓度瓦斯时长仍是常规水力冲孔的2倍。软煤夹层水射流层状卸压增透抽采瓦斯技术的提出,对未来煤矿井下软煤夹层水力冲孔技术的发展有着重要的意义,为井下瓦斯的治理提供了新的方法和方向。