油田开发中的相态特征及流体组份研究--以大张坨凝析气藏为例

大张坨凝析气藏是在我国发现的高含量凝析气藏之—．开发中据相态特征及流体组份研究结果，适时调整开发方式．1994年开始试采，1995年初实施循环注气开发．该气藏的开发经历了衰竭试采循环注气2个开采过程，开发过程中定期取地层流体样品进行相态特征和流体组份研究，并注重其成果的应用，凝折油采出率29．0％，取得了较好的开发效果．证实了相态研究在凝析气藏循环注气开发全过程应用的重要性．     

基于不同开采方式作用下采动斜坡变形特征研究——以贵州发耳煤矿为例

煤层开采顺序和开采方式对采动斜坡起着一定控制作用,影响着采动斜坡的稳定性。近年来,大量学者对采动斜坡的研究仅限于采动斜坡自身原型的变形破坏模式研究,考虑煤层开采顺序和方式对采动斜坡的控制作用不够深入。贵州省发耳煤矿是典型的在多层开采作用下发生变形的缓倾结构采动斜坡。本文以贵州六盘水发耳煤矿尖山营变形体为例,基于离散元数值模拟原理,采用颗粒流数值模拟方法,对比了不同开采方式下对采动斜坡的变形破坏影响。结果表明：在进行煤层开采时,一次开采和分布开采对斜坡变形有着较大影响,分布开采时煤柱发生破坏后会加剧斜坡变形,不利于斜坡稳定;在分布开采时,正向开采对于坡体的损伤更为严重,斜坡变形更加明显;煤层开采后,上覆岩体竖直位移略大于煤层开采厚度,斜坡合位移受水平位移影响较大,坡脚及坡肩位置的煤层开挖对斜坡的变形影响显著。     

采动作用下岩溶山体深大裂隙扩展贯通机理研究

岩溶坡体裂隙的扩展贯通是造成坡体失稳破坏的重要因素。为研究采动作用下高陡岩溶坡体随裂隙扩展贯通的失稳破坏机理，采用离散元（Universal Distinct Element Code，UDEC）数值模拟，研究了采动作用下坡体裂隙的发展规律。研究结果表明:采动作用对岩溶坡体的稳定性具有重要的影响作用，主要表现在煤层上覆岩体新生裂隙的发育以及诱发坡体原有裂隙的扩展；坡体内部裂隙的发育具有一定的时空效应，裂隙带高度随着采空区范围的增加而增加；坡体原有深大裂隙对坡体的破坏具有控制作用，坡体破坏时崩滑体沿着主控裂隙发生滑动；二维模型显示，含深大裂隙岩溶坡体在采动作用下形成类似"悬臂梁结构"，悬臂梁结构沿着主控裂隙发生断裂，坡体中间软岩被挤出，最终主控裂隙与临空面扩展贯通，坡体发生崩塌破坏。      

煤层气可采资源量计算有关问题的探讨

对用体积法计算煤层气可采资源量时采用的煤层厚度、含气量、渗透率和煤层气资源量规模等几个参数指标进行了探讨。认为其中的真空加热脱气量和真空加热粉碎脱气量在开采时因大部分不可能采出，计算煤层气可采资源量时应予以扣除。而且我国地质条件复杂，影响煤层气可采率和理论采收率的因素较多，当枯竭压力设为0．7MPa时，煤层气可采率变化于8．9％—74．5％之间时，平均可采率35％。因此，煤层气理论采收率变化于6．7％～76．5％之间，平均理论采收率27％，在计算煤层气可采资源量时，枯竭压力不宜设定过低。     

采动对红层水涌入矿井的影响

根据实际观测资料,论述采动作用下红层水力特征变化及对矿井充水的影响。红层在采动作用下,纵向上迅速形成发育较高的采动裂隙,构成红层水迅速下泄的通道,随后在上覆岩层重力作用下裂隙又被压实,从而阻碍了红层水下泄;横向上红层受采动影响的范围较小。     

采动影响下矿区地下水主要水-岩作用与水化学演化规律

煤矿开采势必破坏天然水化学环境,然而矿区多类含水层地下水系统水化学研究尚未从时空角度分析采动影响下水化学演化的本质。以临涣矿区为研究示范,基于历年常规水化学数据开展主成分分析,揭示采动影响下水化学演化过程中的水-岩作用机制。其中,第1主成分代表碳酸盐、硫酸盐溶解及黄铁矿氧化作用,第2主成分代表阳离子交替吸附及脱硫酸作用。采动影响下矿区主要突水含水层地下水碳酸盐、硫酸盐溶解及黄铁矿氧化作用均逐渐减弱,减弱区域不尽相同;然而,阳离子交替吸附及脱硫酸作用的变化规律不明显。研究成果为矿井突水水源识别和水资源保护与利用提供理论依据。     

华北隐伏型煤矿地下水水化学演化多元统计分析

为了阐明采动影响下华北隐伏型煤矿地下水化学演化规律,选取淮北煤田任楼煤矿为研究示范,运用系统聚类与主成分分析法对任楼煤矿不同时期的四含、煤系、太灰与奥灰含水层地下水水样的常规水化学指标（K++Na+、Mg2+、Ca2+、Cl-、SO₄2-、HCO₃-与CO₃2-）开展多元统计分析,从而划分不同水化学类型,进而揭示地下水化学形成条件。研究结果表明:地下水"脱硫酸"程度揭示系统逐渐封闭,受采动影响逐渐减弱;"硬化"程度揭示系统逐渐开放,受采动影响逐渐增强;"咸化"作用贯穿于"脱硫酸"与"硬化"作用过程中。而且,地下水因受采动与"咸化"作用影响,"脱硫酸"与"硬化"作用程度表现几乎相反的变化趋势。      

《四川省樊枝花宝鼎盆地煤沉积环境与资源预测》

位于扬子准地台西缘的宝鼎盆地在晚三叠世早期为一内陆断陷含煤盆地．其沉积地层近2000m．含煤120余层。本书利用露头、钻井岩心、测井等资料对这一盆地进行了沉积学、层序地层学、聚煤作用和资源预测研究。建立了研究区晚三叠世沉积体系和层序地层格架,结合层序一古地理分析,提出了内陆断陷盆地含煤岩系等时地层格架内主要可采煤层的分布与迁移规律;分析了等时地层格架内煤岩、煤质变化特征,提出了内陆断陷盆地基底沉降、可容空间变化、沉积环境演化与聚煤作用之间关系的综合模式：     

煤矿区卸压瓦斯地面井破坏机理研究

卸压瓦斯地面井抽采是矿区瓦斯治理的新方向,但受煤层采动影响,在工作面推过地面井一定位置后井孔迅速发生破坏,制约了其发展与应用推广。以淮南矿区抽采井变形破坏工程调查为基础,从工程地质学和采动岩体力学出发,探讨了矿区地质条件和煤层采动背景与抽采井变形破坏的关系。认为变形和错断是井身结构破坏的主要形式,该区地面卸压抽采井采动变形破坏具有时间快速性、空间集中性、破坏层位的层控性和破坏位置的岩性特殊性等四大特点。研究表明:卸压瓦斯抽采钻井的变形错断是在采动条件下,关键层诱导覆岩周期断裂致使覆岩移动,松散层中的特殊岩性层位或基岩段岩层的弯曲或断裂诱发的水平剪切破坏与岩层弯曲下沉引发垂向拉压综合作用的结果,并以前一种为主,而非单一剪断或拉断模式。另外,结合相似模拟实验结果分析,研究了开采条件下不同位置不同岩性地层的位移情况,证实了研究结论与观点,揭示了卸压瓦斯地面井井孔变形破坏机理。     

地下工程中由控稳到控水的断裂屏障机制

结合工程实例分析了原始地质条件下的不导水断层在采动影响下透水并最终导致突水事故发生的作用机理。研究表明,在一定条件下,断裂破碎带成为围岩变形和采动应力传播的屏障。这种屏障作用的结果使得断裂带内岩体变形强烈,变形梯度大,开挖空间与断裂带之间围岩变形和采动应力集中加剧,这容易引起断裂带含有原生结构面的构造岩体和存在断层伴生裂隙的围岩变形错动,并进一步导致地下水导升。工程实例证明了这一分析的合理性。     

底板破坏深度六因素线性预测模型

针对煤矿底板破坏深度影响因素较多,难以准确地确定难题,通过分析影响底板岩体变形程度的底板岩层的抗破坏能力和作用在底板上的矿山压力两方面因素,选取采深、采高、斜长（工作面）、倾角、底板岩性组合与顶板岩性组合6个因素进行底板破坏深度研究,以某矿4602工作面为背景概化工程地质模型进行6因素5水平正交数值模拟试验。试验结果表明,（1）影响底板破坏深度的主要因素是斜长,顶板岩性组合、底板岩性组合、采深、采高依次减弱,倾角最差;（2）首次明确了顶板岩性组合是影响底板破坏深度的关键因素;（3）建立了斜长-顶底板岩性组合-采深-采高-倾角的采动底板破坏深度预测模型,计算结果较开采规程经验公式的计算结果更接近实际,精度高、误差小,基本可以满足工程使用。研究结果对底板破坏深度的研究以及工程应用具有积极的指导意义。     

采动作用下上硬下软型缓倾岩质高边坡变形机理试验研究

我国西南岩溶山区地质环境复杂,地下开采活动频繁,大型崩滑灾害频发。为了了解上硬下软缓倾岩质边坡下覆矿层开采时坡体的沉降与地裂缝发育规律,以贵州普洒崩塌为例,通过相似模型试验,研究采动作用下,坡体的地表沉降、内部位移、层间压力变化规律、以及采动诱发的地裂缝发育情况。研究表明:在地下开采情况下,坡体地表沉降和内部位移随开采宽度增加呈线性增大;当开采宽度约为采高的16倍时,地表沉降突增,并伴随裂缝出现;测点越靠近地裂缝,沉降变化率越大,地裂缝发生位置与地表沉降变化率最大的测点大致出现在同一区域;掘进工作面推进时,采空区上方顶板岩层出现卸荷区域,压应力减小,而采动工作面煤层上方岩体出现层间挤压区域,压应力增加;采空区上方大于20倍采高范围以外,岩体层间压力受地下开采活动的扰动影响微弱。本研究为西南岩溶山区在地下采动作用下,对山体崩滑的早期识别与破坏机制分析具有一定的参考意义。      

沁水盆地南部煤层气直井合层排采产气效果数值模拟

随着煤层气勘探开发的深入,多煤层合层排采受到广泛关注。合层排采管控工艺是确保煤层气合采井高产稳产的关键,而多煤层组合条件下复杂的地质条件增加了合层排采管控的难度。数值模拟技术是研究煤层气井合层排采管控工艺的有效手段,科学、可靠的模拟结果可为合采井排采管控提供依据。考虑温度效应、煤基质收缩效应、有效应力作用对煤层流体运移规律以及渗透率等煤层物性参数的影响,建立煤层气直井合层排采生产动态过程多物理场耦合数学模型,并进行有限元法的多物理场耦合求解。通过对沁水盆地南部郑庄区块煤层气合采井组的模拟,探讨不同排采速率下煤层气直井合层排采产气效果及渗透率等煤层物性参数动态演化特征,提出煤层气直井合层排采工程建议。模拟结果显示,郑庄区块3号、15号煤层整体含气量较高,煤层气合采井组具有较大增产潜力,提高排采速率对提高煤层气采收率的效果不显著;排采过程中,煤基质收缩效应对渗透率的影响强于有效应力作用,是提高煤层气井排采速率的保障,在确保排采速率不超过煤层渗流能力上限的基础上,适当提高排采速率可实现煤层气井增产。基于模拟结果,建议排采速率的调整以控制动液面或液柱压力为主;以3号、15号煤层气合采井增产为目标,产水阶段和憋压阶段,郑庄区块煤层气直井合层排采速率以液柱压力降幅0.12~0.20 MPa/d或动液面降幅12~20 m/d为宜,既可实现煤层气增产,又可避免储层伤害。      

聚凝体深部液流转向技术研究与实践

阐述了聚凝体深部液流转向技术的作用机理，及将其应用于长期注水开发的羊三木油田，阻止注入水沿注采井窜流的应用成果．聚凝体是一种聚合物的凝胶体．该技术利用了聚凝体的弹性变形特性，研究其在油层多孔介质中可流动特征及其封堵大孔道产生的液流转向能力．在此基础上，完成了羊三木油田一断块丛14、丛19井深部液流转向现场试验，取得了增油降水的效果，在技术和经济上都取得了成功。     

采空区埋地管道摩擦力受力变形分析

本文以山西某输气管道煤矿采空塌陷为研究对象,通过建立管道穿越采空沉降区的力学模型及定量分析方法,计算管沟土体摩擦力产生的轴向拉伸应力,将其与管道屈服强度进行对比,分析黄土地区埋地输气管道在采空塌陷地质灾害影响下,受到周围土体的摩擦力后对管道产生的轴向拉伸作用及变化特征,在此基础上判定管道的安全状态,制定应急措施。在实际工程中,根据地面调查及受力分析计算结论,现场及时采取了开挖管沟解除土体约束等应急处置措施,避免了重力及摩擦力作用使管体发生屈服变形,有效控制了因煤矿采空塌陷对该条输气管道造成的安全危害。     

织纳煤田红梅煤矿瓦斯分布特征及其控制因素研究

为了查明煤层瓦斯赋存的地质规律,探讨其控制因素,基于矿区地质资料和瓦斯化验结果,对贵州省织纳煤田织金矿区红梅煤矿可采煤层瓦斯分布特征进行了研究。研究结果表明,矿区可采煤层基本处于沼气带,且属于富甲烷煤层;在垂向上,煤层呈波动式,体现了沉积-水文-构造地质条件耦合作用;在平面上,具有向斜控气特征,正是在埋深背景上构造-水文地质条件耦合作用的结果。     

地下热熔法采硫钻孔的施工技术

利用钻孔从地下开采自然硫磺矿在我国还处于试验阶段。它是采用向孔内注水压裂矿层，通过高温热液把胶态或晶质的自然硫熔为硫液，然后用气举方法采至地面。我队从1981年参与钻孔施工，至今已有五个钻孔从孔内压通，经注冷水试验，进水量已达到采硫要求，现有四个孔安装了井下采硫装置和井口采硫树等设施，与国外技术合作正式投入采硫试验。国内外经验表明，用钻孔开采某些液态和可熔性矿产资源，具有工期短、经济、安全等优越性。具体表现为：1．探采结合；2．能够开发矿层多、品位低、深度大、水文地质条件复杂，矿层在承压水以下的矿床；3．     

直接顶-基本顶耦合作用下采场顶板断裂力学模型研究与应用

周期来压是矿山压力显现的典型特征,准确进行采场周期来压步距预测是有效降低采场事故发生的重要途径。针对基本顶自身缺陷与直接顶耦合作用对周期来压步距的影响,视采场顶板为自带裂缝的有限板模型,根据覆岩协调变形机理,基于断裂力学理论建立采场顶板断裂力学模型,推导直接顶-基本顶耦合作用下周期来压步距函数式,以陕北某矿区2个工作面为例,分析基本顶岩石断裂韧度、裂缝深度、直接顶厚度和弹性模量等参数对周期来压步距的作用规律。研究表明：基本顶断裂韧度与周期来压步距呈近似线性关系;裂缝深度比(裂缝深度/顶板厚度)对周期来压步距影响较大,裂缝深度比达到0.8后,基本顶失稳破坏;直接顶厚度小于3 m时对周期来压步距影响较小,超过3 m后对周期来压步距影响显著。研究结果对采场顶板周期来压步距预测及支架选型具有重要的理论意义和工程价值。     

高瓦斯特厚煤层下分层千米钻孔瓦斯抽采技术

针对高瓦斯特厚煤层开采上分层时工作面瓦斯频繁超限的问题,依据上分层开采时,下分层在采动应力作用下的破坏程度及卸压瓦斯运移规律,以亭南煤矿205工作面为试验背景,对下分层千米钻孔瓦斯抽采进行研究。采用理论计算和FLAC3D数值模拟,确定下分层塑性破坏最大深度约为13 m,千米定向钻孔布置的最佳区域在工作面底板以下6~9 m。通过对不同位置千米钻孔在工作面推进过程中的瓦斯抽采量进行现场监测,结果表明,6~9 m的千米钻孔抽采效果最为明显,钻场瓦斯抽采量随工作面推进成指数上升,最终增长到68%左右。千米钻孔瓦斯抽采技术实现了对高瓦斯特厚煤层下分层卸压瓦斯长时间、高浓度抽采。      

采空塌陷对矿区地下水补径排条件的影响分析——以粤西某钨锡多金属矿区为例

以粤西某钨锡多金属矿区为例,探讨因采空塌陷导致矿区水文地质结构的改变,进而影响矿区地下水补径排条件的变化。调查研究结果表明矿区大量民采形成的采空区、民窿的出现破坏了岩层的完整性,改变了含水岩组的结构和特征,增加了大气降水的入渗通道和地下水的径流通道,增强了采空以上含水层之间的水力联系,改变了地下水的补给、径流和排泄条件。同时由于径流途经和排泄方式的改变,地下水水位降低,底层民窿口涌水常见,同时由于民采民窿排水设计方案的不合理加上采空形成的顶壁坍塌的阻隔作用,在民窿部分地段内往往形成积水。接着从开采技术安全的角度阐述了查明采空塌陷、民窿分布和特征的重要性,并探讨了矿区采空塌陷、民窿调查工作方法。