快速准确测定煤层瓦斯压力途径

煤层瓦斯压力是煤层重要的瓦斯基本参数之一,准确快速的测定出煤层瓦斯压力对于煤矿安全生产具有重要的经济及社会效益。通过对测压钻孔测压室周围瓦斯流场的理论研究,分析了测压室瓦斯压力升高并达到平衡的影响因素,为准确快速测定煤层瓦斯压力提供了可行的方法和途径,得出了一些有价值的结论。     

掘进头前方瓦斯压力测定钻孔深度分析

采用胶囊-密闭液封孔测定煤层瓦斯压力时,如果钻孔深度偏短,则测定结果不是原始煤层瓦斯压力;反之,瓦斯压力测定仪可能拔不出来,导致仪器损坏。首先分析了掘进头前方煤体应力及透气性系数分布规律,并提出了透气性系数的分段函数表达式;根据达西渗透定律,推导出了掘进头前方瓦斯稳态流动时的压力分段函数表达式;最后,根据瓦斯压力的边界条件和连续条件推导出了测压钻孔深度计算公式。结果表明,掘进头前方测压钻孔深度约为15.0m。     

上行含水钻孔双测压管测定瓦斯压力试验

针对复杂地质条件下煤层瓦斯压力难以准确测定的问题,对单管测压过程中钻孔的含水情况进行分析,在钻孔呈充水状态或出现塌孔时,采用剔除水压的测压方式难以准确测定瓦斯压力。基于此,设计出高低位双测压管测压技术及采用“两堵一注”的快速封孔方式,并在大众煤矿进行现场试验,经过现场试验结果得出:该技术可有效控制和降低封孔后孔内通过导水裂隙或水泥砂浆浆液析出积水对压力测定的影响,可以准确测定煤层瓦斯压力值。     

上行含水钻孔精准测压新技术

针对目标煤层含水、渗水、顶板易破碎等复杂地质条件下真实瓦斯压力测定困难的现状,分析上行测压钻孔不同含水情况给测定结果造成的影响,发现若测压钻孔水量过大或出现塌孔,通过剔除水压得到的修正压力值将出现偏差,由此设计了以高低位双测压管测压技术及两堵一注快速注浆封孔装置的为核心测压体系。经过分析研究,并在郑煤集团振兴二矿进行现场测试,结果表明:该测压体系能够有效排除钻孔含水、塌孔等现象对测压准确性的干扰,为准确测定复杂地质条件下煤层瓦斯压力提供了整套技术方法。     

上向钻孔直接测定瓦斯压力新技术研究及应用

针对当前瓦斯压力测定技术存在的问题,提出了水—套管带压封孔测压技术,介绍了该技术的原理及工艺,在丁集煤矿13-1#煤层瓦斯压力测定中进行了应用,为了检验水—套管带压封孔技术测定煤层瓦斯压力的准确性,利用煤层瓦斯压力间接计算法计算出煤层瓦斯压力与测值对比,结果表明,瓦斯压力间接计算法求得煤层瓦斯压力在1.42～1.45 MPa之间,其数据与1#、2#钻孔现场测压值1.41～1.43MPa基本吻合.     

新型煤层瓦斯压力测定封孔技术

煤层原始瓦斯压力的准确测定关系着矿井的安全生产,而测压钻孔的封孔技术是影响煤层原始瓦斯压力测定的重要因素。通过分析现有煤层瓦斯压力测定封孔技术的主要优缺点和适用条件,设计出一种新型煤层瓦斯压力测定封孔装置,包括封孔装置结构,封孔材料和封孔原理,确定了封孔装置的带压封孔工艺。现场工业性试验表明,与水泥砂浆封孔对比,设计的封孔装置封孔测压密封性好,测压成功率高,应用范围广。     

瓦斯压力测定钻孔可以一孔多用

介绍了利用测压钻孔进行测压、测定煤的透气性以及测定百米钻孔瓦斯涌出初速度的方法。     

基于上行含水钻孔双测压管的瓦斯压力测定试验

针对复杂地质条件下煤层瓦斯压力难以准确测定的问题,采用高低位双测压管测压技术及“两堵一注”快速封孔方式,并在白坪煤矿进行现场试验。试验结果表明,可有效控制和降低封孔后孔内通过导水裂隙或水泥砂浆浆液析出积水对压力测定的影响,准确测定煤层瓦斯压力值,为瓦斯突出危险性预判提供有效途径。     

上倾角含水瓦斯压力测压孔压力恢复曲线分析

为了在测压孔积水条件下准确测定煤层瓦斯压力,通过理论分析测压孔周围三维空间内瓦斯、水压力的曲线分布,得出测压孔内瓦斯压力恢复曲线为双曲线形,水压恢复曲线为直线形,在寺河矿三水沟对钻孔瓦斯压力恢复曲线的测定验证了上述结论。     

瓦斯压力测定钻孔封孔工艺优化

煤层瓦斯压力是瓦斯基本参数中关键的参数之一.通过总结不同条件下的封孔工艺及方法,针对不同条件选用合理的封孔方法,解决了复杂地质条件下测压钻孔因漏浆、垮孔等原因导致测压钻孔报废的问题,提高了封孔成功率.     

抽采钻孔瓦斯浓度影响因素实验研究

为了研究抽采负压、瓦斯压力及透气性系数对瓦斯抽采浓度的影响。通过自主研发物理模拟井下瓦斯抽采影响实验平台,通过控制变量法,研究瓦斯抽采浓度随不同抽采负压、不同瓦斯压力及不同透气性系数变化规律。结果表明：当漏气量小于CO2进气流量与CO2纯量时,CO2抽采浓度比较高,因此最佳抽采负压应该在30KPa-40KPa之间;CO2进气流量随煤层初始压力提高而提高,CO2纯量随煤层初始压力提高同样呈增长趋势;透气性系数增大时,提高抽采负压可以提高抽采浓度。     

顺层长钻孔瓦斯抽采工艺技术应用研究

通过理论分析顺层长钻孔瓦斯抽采负压变化对煤体瓦斯向钻孔运移的作用机制,基于流体力学理论推导出瓦斯气体在钻孔内运移沿程的阻力方程。结合顺层长钻孔在煤矿井下掘进工作面现场试验研究结果,分析了不同孔段负压沿孔长的变化规律,建立了顺层长钻孔瓦斯抽采流—固耦合模型,分析了影响瓦斯抽采效果的主控因素,并通过分析现场应用数据,证实了长钻孔瓦斯抽采工艺技术在本煤层瓦斯抽采中的优势。研究成果可为顺层长钻孔抽采瓦斯工艺技术大面积推广应用提供相应的科学依据。     

页岩气藏不稳定压力传播研究

页岩气藏已经成为全球油气勘探的新亮点。由于页岩气藏特殊的地质特征和储层物性,页岩气藏不稳定的压力传播方式及影响规律并没有充分认识清楚。本文建立了考虑启动压力梯度和赋存状态的页岩气藏复合模型,利用非齐次虚宗贝塞尔函数进行页岩气藏复合模型井底压力数学模型的求解,分析页岩气藏不稳定压力传播的规律,研究了页岩气藏井储系数、解吸压缩系数、内区渗透率、表皮因子、启动压力梯度等因素的影响规律。结果表明,对于外区渗透率相对低的页岩气复合油藏中,解吸压缩系数、井储系数、内区渗透率和内区半径是敏感因素。     

深部钻进井底冲洗液压力自动控制系统分析研究

我国计划施工一口深度为13000 m的地质特深井,意义重大。在深井钻进中,特别是超深井钻进中,如何把井底的钻进工况参数准确及时地传送到地面,进行调节控制,以保证正常钻进和提高钻探技术经济指标,俄罗斯专家提出了组合联系通道。如何控制冲洗液井底压力,以保证钻进安全,防止事故发生,需要有一个自动控制系统,以及如何解决此系统中的信号响应滞后问题,俄罗斯钻探科研人员在这些方面做了大量的工作,取得了一定成果。这些研究成果值得引起我们的注意。     

区域井下高压气体掏穴增产技术在煤层气开采中的应用

 我国存在不少单一贮层、松软结构、低渗透性的煤层结构,同时这类煤层也多是瓦斯突出区域,对此类结构煤层采用水力压裂、割缝、深孔控制爆破、松动爆破等技术抽采煤层气,效果十分有限,基于此本文提出一种沿底板岩巷钻井,高压气体旋转喷射切割煤层,掏穴卸压开采煤层气的方法,并对其机理和运行模式进行分析,为我国低渗透性煤层煤层气开采提供一种新思路。     

复杂条件下瓦斯原始压力测定方法的研究与应用

矿井深部地质条件非常复杂,在煤层瓦斯压力的测定过程中经常遇到裂隙水影响瓦斯原始压力测定结果的情况,尤其在复合煤层及煤层群中测定瓦斯压力更是困难重重。平煤十矿对己_15-16煤层瓦斯测定方法及测定结果表明,利用钢管固孔—高压注浆—胶囊黏液封孔等组合工艺能够准确测得矿井深部复杂地质条件复合煤层原始瓦斯压力。     

置孔释压支护材料孔型排列方式研究

为合理解决深部高应力软岩巷道支护难题,有效控制围岩变形,实现巷道长期稳定,以青云煤矿020202轨道平巷为研究对象,基于巷道能量转换规律验证了置孔释压支护技术对深部高应力软岩巷道的支护可行性,并运用理论分析与物理相似模拟实验手段,对置孔释压材料6种不同孔型排列方式进行了抗压强度及连续变形量比较,筛选出材料最佳孔型排列方式为正方形排列。将原支护方案与正方形排列的置孔释压支护方案进行数值模拟和现场应用对比,结果表明：正方形排列方式的置孔释压支护方案与原支护方案相比,巷道围岩塑性区范围明显减小,顶底板及两帮变形量降幅达到70%以上,巷道支护效果明显,围岩变形得到有效控制。     

球向流场在被动法瓦斯压力测定中的时间及准确性优势研究

针对被动法煤层瓦斯压力测定过程中平衡时间和准确度问题进行分析研究,研究发现被动法瓦斯压力测定过程中只要存在气体交换面,即可测得瓦斯压力,同时通过建立模型进行计算发现钻孔成孔过程中,球向钻孔卸压半径远小于径向钻孔,故瓦斯损失较小,按照极限平衡理论,理论平衡时间较短,测定的压力值要略高即准确度较高。经数值模拟计算证明了上述计算的正确性,并且发现自由排放时间越长,球向钻孔占径向钻孔平衡时间的百分比越小,平衡时间优势越明显。经现场实践证明被动法瓦斯压力测定过程中球向钻孔在平衡时间和准确性上优势明显。     

基于瓦斯含量的相对压力测定有效半径技术

针对现有煤层瓦斯有效抽放半径测定方法实用性差的问题,基于瓦斯压力和瓦斯含量的抛物线方程关系,推导出瓦斯压力变化与瓦斯抽采率的关系,发明了基于瓦斯含量的相对压力测定有效半径技术。利用瓦斯压力随抽放时间的变化情况确定煤层瓦斯抽放半径与抽放时间的关系,进而确定抽放钻孔间距、抽放时间等抽放参数,避免了在设计抽放钻孔过程中出现抽放空白带和钻孔的无效重叠,提高了煤层瓦斯的抽采率。     

含水煤岩体瓦斯压力测定的水锥效应研究

针对直接法瓦斯压力测定过程中受承压水影响的问题进行分析研究,通过查阅国内外文献发现,目前含水煤岩层瓦斯压力测定过程中,考虑煤层透气性系数、吸附特性的水锥效应尚未有人研究。针对此建立了动态水锥突破钻孔界限理论模型,分析认为瓦斯压力测定过程中放空时瓦斯流量最大,水锥突破速度最快,封孔后气体流量减少后影响变小。推导出了动态水锥上升过程中突破钻孔界限的时间与瓦斯流量、煤层厚度、钻孔深度及煤的孔隙率的关系式。并举例计算了不同流量、煤层厚度及钻孔长度下水锥突破界限的时间,发现,突破时间随流量的增大显著减小,流量一定时,随钻孔深度的增加,先经历一个变化较小过程,然后大幅度减小。工程上利用球向流场进行瓦斯压力时,可以通过缩短放空时间避免煤层水锥效应对测压的影响。