白山金英金矿区复杂地层钻进护壁堵漏技术

通过对白山金英金矿区复杂地层的全面分析,研究出一套对付此类严重坍塌、严重漏失地层的护壁、堵漏技术,有效地解决了该地区的钻探施工难题。     

微地震监测技术在秦家屯地区的应用

详细阐述了微地震注水前缘监测的原理。应用微地震注水前缘监测系统,通过微地震信息的现场监测和解释,结合生产动态及其他监测资料综合分析,并以秦家屯地区的QK 3-5井为例,描述了秦家屯地区注水开发状态下水井水驱前缘位置,研究了地下油水运动规律,证明了方法的可靠性和实用性。结果表明,对于油田注水分析与研究微地震监测技术可以取得很好的效果。     

岩溶峰丛洼地不同环境水土流失差异及防治研究——以广西果化岩溶生态研究基地为例

与碎屑岩地区相比,特殊的岩溶水文地质结构,导致岩溶区存在不同的水土流失过程和特点,尤以峰丛洼地区最具代表性。通过广西平果县果化岩溶峰丛洼地土壤地表侵蚀和地下漏失的调查研究显示:洼地不同地貌部位水土流失差异较大,从山峰、垭口、山坡、山麓到洼地底部,土壤地下漏失模数分别为49.09 t/(km2·a)、212.06 t/(km2·a)、727.71 t/(km2·a)、1104.03 t/(km2·a)、909.11 t/(km2·a),分别占该点年均总土壤侵蚀模数的92.43%、96.24%、78.57%、70.88%和38.68%;不同土地利用方式下的土壤侵蚀存在差异,其土壤侵蚀模数大小依次为坡耕地苦丁茶地苏木林地灌草坡牧草地。通过对该地区水土流失防治及石漠化综合治理,山峰主要涵养水源林、山坡主要发展生态产业防治水土漏失、洼地修建排水系统工程得到良好的效果,治理区土壤侵蚀模数从2003年到2010年下降了65%。     

地下流体注入诱发地震机理及其对CO_2地下封存工程的启示

二氧化碳地质封存(CO2Capture and Storage,CCS)项目应当评估诱发地震的潜在可能性。中强震、强震危及人类生命财产安全,有感地震甚至微震也对CO2储区的盖层完整性构成威胁,增加泄漏风险。地热开发、页岩气开发及油气增产等的水压致裂过程中都伴随有地下流体的注入,且时有地震诱发的案例。诱发地震活动通常在流体注入压力较高时沿已有断层发生,因此可通过应力分析等对其发生机理进行研究。超临界状态CO2密度比水小,在地层深部可能会形成密度流或者与构造中先存的水岩发生相互作用,进而导致渗透率和压力变化并引发地震活动。综述了全球相关的研究进展,主要从地震成因机理入手,考虑超临界CO2性质的特殊性,结合商业尺度和实验尺度的流体注入项目和地震监测分析,研究其对储区盖层完整性的影响。以期通过适当的选址、注入方法及监测方案的优化来避免破坏性地震的发生。     

不同水力荷载路径下煤体微观渗流特征及宏观破坏研究

为探究煤体在不同水力荷载路径下的微观渗流特征,通过CT三维重建技术,建立了基于煤体微观结构的双介质渗流模型,并设计了恒定速度加载（LP1）、常规脉动加载（LP2）和强加载缓卸载加载（LP3）3种水力荷载路径,进行了在不同循环荷载路径下的煤体注水渗流数值模拟试验。另外利用自行搭建的煤体注水装置,探究了3种荷载路径下的宏观损伤情况。结果表明：联通裂隙占孔裂隙结构的73.49%,是影响煤体渗流的主要因素,而孔径为9～23μm的孔隙是孤立孔隙中的主要部分,数量和体积占比均超过了50%;煤体内部孔裂隙结构和荷载路径对渗流速度和压力的分布特征具有重要影响。LP1沿注入方向平均渗流速度的波动较大,LP3则抑制效果明显,且LP3路径较LP1和LP2随时间有较大跨度。LP3的荷载路径相对于LP1具有脉动荷载的疲劳损伤效果,并且造成的损伤程度强于LP2。该研究可为煤体微观结构研究和煤层注水技术参数优化提供方向。     

岩溶地区水土漏失的定量研究进展

岩溶区特殊的“二元三维”水文地质结构为水土漏失提供了空间条件。水土漏失准确定量一直是岩溶区水土流失研究的重点和难点。以水土漏失的影响因素为核心,深入分析水土漏失对土壤性质、植被、降雨、地貌和人类活动等环境因子的响应特征,系统归纳前人采用径流小区监测法、洞穴滴水示踪法、传统模型法和指纹识别技术等方法获得径流小区、洞穴汇水区和流域尺度的水土漏失定量研究成果,指出水土漏失定量研究存在的主要问题,探讨水土漏失定量研究发展方向,为深入分析水土漏失驱动机制和进一步研究水土漏失与环境因子联动耦合关系提供参考。     

玄武岩纤维堵漏体系在高海拔非开挖钻进中的应用研究

高海拔地区实施非开挖水平定向钻进时,裂隙发育地层的泥浆漏失不仅会影响泥浆的有效循环,还会形成大量的岩屑床,导致钻具过度磨损、摩阻异常增大、有效孔径减小等问题。针对西藏某地钻遇花岗岩裂隙,采用近景摄影测量技术对其进行量化表征,得到该区裂隙地层的缝宽<4 mm;提出采用玄武岩纤维作为裂隙封堵主剂,并建立随钻玄武岩纤维堵漏配方体系,实验结果表明：采用3、6和9 mm多级组合的玄武岩纤维堵漏效果最好,3 mm纤维复合惰性材料形成骨架结构,6和9 mm纤维可发挥一定强度的“加筋”作用。现场随钻实验结果表明：采用玄武岩纤维堵漏后,泥浆中固相含量下降幅度减少了13.14%,有效保障了长距离裂隙山体的有效、绿色、安全钻进。     

基于CT三维重建的注水煤岩体裂隙扩展规律研究

针对煤层注水防尘过程中注水压力设置不合理、注水渗流效果差等问题,采用CT扫描技术与RFPA软件相结合的方法,构建了可以表征注水煤岩体内部孔裂隙结构的三维细观非均匀渗流损伤数值模型。通过对经过CT三维重构的煤岩模型进行不同注水压力的渗流损伤模拟,研究了煤层注水压力对煤样的渗流破坏、渗透率演化及声发射特性变化的影响;并通过对重构的煤岩模型进行缩放处理,研究了煤岩尺寸对煤样的渗流破坏和声发射变化的影响。研究结果表明：在煤样微观裂隙扩展过程中,随着注水压力的递增,煤样损伤单元数、渗流运动的渗流场分布范围、渗透率、声发射数目和能量总体呈上升趋势,局部范围内有波动发生,发生波动的原因是由于渗流运动的渗流场与煤样裂隙内部应力场发生临界反应,致使煤样破坏单元位置发生改变;煤样渗透率由3.82×10−5 μm2上升至0.314 μm2,孔隙率由5.45%上升至48.45%,揭示了煤岩体裂隙总体上随注水压力增大而不断扩展贯通,局部上随注水压力增大而扩展趋势有所下降的影响规律;随着煤样尺寸的增加,注水破坏后煤样的孔隙率呈现先下降后逐渐平稳的趋势,声发射特性变化趋势正好与之相反,表明煤样的尺寸对注水煤岩渗流破坏有显著影响,但当煤样尺寸超过40 mm时,煤样尺寸对注水煤岩渗流破坏的影响趋于稳定。CT扫描技术与RFPA软件相结合的方法能够有效模拟注水煤岩的裂隙渗流扩展行为。     

凝胶堵漏技术在阳山矿区漏失地层中的应用

甘肃省文县阳山矿区地质构造复杂,地层破碎蚀变强烈,多层位漏失,钻探施工漏失现象普遍。在研究地层漏失机理的基础上试验应用了聚合物凝胶堵漏技术。ZK2232孔的现场应用表明,聚合物凝胶堵漏剂与其他惰性桥堵剂配合使用,能很好地解决钻进过程中的恶性漏失问题,堵漏效果较好。在堵漏施工中,聚合物凝胶堵漏不受漏失通道的限制,能够通过挤压变形进入裂缝和孔洞空间,最终达到封堵漏层的目的。     

漏失地层沥青堵漏的工艺实践

安徽铜陵铜金多金属矿集区在以往的钻探生产中施工难度大,溶洞、裂隙发育,导致钻孔施工中冲洗液漏失严重,施工周期长,成本高。通过配制沥青球对ZK6616孔冲洗液漏失的灰岩及大理岩裂隙地层进行堵漏,取得了良好的效果,降低了冲洗液的消耗,提高了钻探效率。与此同时,对采用常规堵漏手段无法封堵的漏失地层,也有着良好的借鉴作用,沥青堵漏的研究对漏失地层钻探施工有着重要的意义。