断块油藏高含水井关井后剩余油再动用运移规律微观模拟

基于微观可视化光刻玻璃模型,从微观角度定性、定量研究了断块油藏高含水井关井后剩余油再动用运移规律,并开展了影响因素分析。结果表明:水驱后关井期间剩余油再动用类型主要为滴状、柱状和簇状。关井期间剩余油会沿模型倾斜方向向高部位运移聚集,有利于后续水驱阶段进一步提高驱油效率。地层倾角的增大、原油黏度的减小有利于剩余油再动用;关井时间的增加有利于剩余油向高部位采出端接近聚集;后续水驱阶段注入速度的增大会增加波及面积。

典型微波频率下煤层瓦斯运移规律对比分析

为了比较915MHz和2450MHz两种典型微波频率下煤层瓦斯运移特征,本文建立了微波注热的电磁-热-流-固耦合模型,用于模拟两种典型微波频率下煤层瓦斯的运移规律。

3车道瓦斯隧道通风流场及瓦斯运移规律研究

为有效进行大断面公路瓦斯隧道施工期通风降气,以古金高速公路大梁子隧道工程为依托,采用SCDM软件建立2台阶带仰拱的计算模型,使用Fluent软件进行数值模拟,揭示在不同台阶长度、风筒出风口距掌子面距离、双风筒布设形式下,隧道掌子面及附近区域的通风流场特征和瓦斯运移规律,并结合现场监测数据进行验证。研究结果表明:1)流场在通风20 min后基本稳定,上台阶和仰拱段会形成涡流阻碍瓦斯的运移、扩散和稀释,在风筒非对称布设情况下,掌子面风筒对侧的墙角处出现瓦斯积聚现象;2)隧道内通风降气效果的敏感性影响因素排序为双风筒及布设形式>风筒出风口距掌子面距离>台阶长度,建议优先采用双风筒同侧布设送风,其次调整风筒出风口距掌子面距离为20~25 m和台阶长度为15~20 m;3)采用双风筒同侧布设通风时,掌子面及附近区域风速提高、瓦斯体积分数大幅降低,且施工现场开展的送风试验与数值计算结果吻合度高,验证了双风筒同侧送风的可靠性。

沿空留巷Y型通风瓦斯运移规律及风量调控研究

沿空留巷Y型通风“两进一回”工作面和采空区尾巷存在瓦斯涌出问题,当瓦斯超限时,易诱发瓦斯爆炸等灾害。以山西东瑞煤矿沿空留巷工作面为研究对象,利用Fluent数值模拟软件,模拟沿空留巷Y型通风瓦斯运移基本规律,分析不同通风条件对瓦斯浓度分布的影响。结果表明:增加运输巷道风量使沿空留巷瓦斯浓度降低,增加辅运巷道风量使工作面瓦斯浓度降低;当总风量不变时,2条进风巷道的风量配比对工作面瓦斯浓度影响较大,对采空区瓦斯浓度影响相对较小。随着采煤工作面推进距离的增加,沿空留巷和工作面的瓦斯治理难度上升,最佳通风配比量由运输巷道向辅运巷道倾斜。在煤矿开采过程中,应不断调节进风巷风量配比来预防工作面和尾巷的瓦斯浓度升高,同时,还应提高采空区密闭程度、加强采空区的漏风管理。

大倾角煤层采空区N_(2)运移规律研究

基于东峡煤矿大倾角煤层的特点,构建了相似模拟实验系统,开展了不同倾角煤层采空区注N_(2)惰化实验,实验结果表明,采空区地板区域,沿着工作面走向方向,N_(2)运移后基本呈“L”型分布,且采空区深部N_(2)的分布影响范围更广;空间范围内,采空区走向上,N_(2)运移分布规律为高处范围广、低处范围窄的“倒梯形”。结合东峡煤矿37121-1工作面实际情况,得出应在运输巷采空区侧注N_(2),现场实际应用效果表面防灭火效果较好。

综掘工作面粉尘运移规律及综合降尘技术研究

为解决唐安煤矿掘进工作面粉尘污染严重的问题,以3306轨道巷掘进为工程背景,采用数值模拟、现场实测等方法,进行分段注水+高压喷雾粉尘综合防治技术研究,研究表明:质量浓度0.6%的湿润剂溶液对粉尘具有较好湿润效果,综合降尘技术实施后,距工作面15 m回风侧粉尘浓度降幅达到90%,取得理想除尘效果。3306轨道巷掘进工作面粉尘综合防治技术为矿井综掘面后续防尘方案的设计及实施提供可靠参考。

综采面条带式充填开采覆岩运移规律及稳定性控制

针对在长壁综采面膏体条带式充填开采中存在的覆岩稳定性问题,以国能榆林能源郭家湾煤矿条带式充填开采为工程背景,采用工程模拟有限元软件ABAQUS进行数值模拟,研究长壁综采面未充填时上覆岩层运移规律以及条带式充填对上覆岩层的影响及稳定性控制。结果表明,未充填时,随着工作面的不断推进,工作面前方煤壁中部和两侧煤柱处产生应力集中现象,上覆岩层不断垮落,当开采至60 m时迎来初次来压,工作面周期来压步距为30 m,应力峰值为32.02 MPa,顶板位移峰值为3.42 m;采用条带式充填开采后,充填条带对顶板变形和应力集中现象都得到明显缓解。条带间距越小,即充填率越大,条带式充填体对上覆岩层的稳定性控制越有利。当条带间距为20 m、充填率为33%时,顶板中部和两侧煤柱的位移和应力集中均得到有效控制并基本趋于稳定,与未充填时相比,两侧煤柱应力峰值由32.02 MPa降至3.79 MPa,顶板位移峰值由3.42 m降至0.09 m。

祥升煤矿不同风量下采动空间瓦斯运移规律研究

为解决祥升煤矿瓦斯涌出量大、工作面上隅角瓦斯超限等问题,以6301工作面为研究对象,采用Fluent数值模拟软件探究不同风量下工作面采动空间的瓦斯运移。研究结果表明:随着风量的增加,瓦斯浓度逐渐降低,1500 m~3/min风量时,瓦斯浓度最低为1.26%。在风流的作用下,瓦斯会在工作面后方和回风巷一侧积聚,采空区内部会出现不同程度的漏风现象,不同层位低瓦斯含量区域随着风量的增加而增加。

巷道硫化氢运移规律及防治研究

为了解沙坪煤矿13号煤层巷道H_(2)S涌出运移规律,采用Comsol数值模拟的方法,构建巷道H_(2)S运移扩散数学模型,分析巷道中风速场变化规律及从滚筒周围涌出的H_(2)S运移及浓度变化规律,并提出巷道H_(2)S防治措施。研究表明:巷道中回风隅角及采煤机的布置会影响风场的流动,使风流变得不均匀,并且在经过回风隅角后,在近壁面处形成回流。H_(2)S气体在采煤机附近聚集并迅速向下风侧及周围扩散,在下风侧测点2 m左右浓度最高,距壁面0.4~0.8 m范围内H_(2)S浓度约在(19~33)×10^(-6)mol/m^(3);之后呈“凸”型扩散,H_(2)S扩散至下风侧8 m处,距壁面1.2 m、2.0 m、2.4 m处H_(2)S浓度较高,约在(6~8)×10^(-6)mol/m^(3)之间;至回风隅角处,H_(2)S气体在经过回风隅角后,一部分在近壁面聚集,一部分风流出巷道。经过回风隅角后,浓度降低为(0.2~3)×10^(-6)mol/m^(3).

大倾角煤层长壁采场矸石局部充填覆岩运移规律模拟研究

为进一步探究大倾角煤层长壁开采条件下工作面顶板覆岩运移的细节特征,以教学二矿大倾角煤层为研究案例展开研究。通过现场调研获取数据,应用FLAC 3D数值模拟软件建立开采工作面的数值模型,通过控制变量的实验方法,选取不进行充填、充填1/5、充填1/3、充填1/2和充填2/35种典型情况,分别对这5种典型情况下的顶板位移、应力分布和塑性区特征进行详细分析。结果表明,合理增大充填比有助于降低覆岩层的应力与位移值,并有助于降低煤层顶板破坏范围,同时工作面长度的延长对于顶板的力学性能存在更多的负面影响。因此最终确定充填比例为2/3,工作面长度75 m为相对合理的参数组合。

大采高工作面膏体充填开采地表运移规律研究

为了研究大采高采煤时的地表运移规律,分别采用FLAC 3D对无充填开采和膏体充填采煤2种条件下的地表运移规律进行数值模拟计算,并布置55个测点实测了地表沉降数据。结果表明:(1)工作面推进50~100 m时地表未发生明显位移;当推进100~350m时,顶板岩层发生剧烈沉降及运移;当推进距离>350 m时,这种位移区域平稳。(2)工作面采用膏体充填后,能遏制顶板的下沉量,效果较好,无充填开采时地表垂直和水平两方向的变形数据是充填开采的13.7和97.6倍。

井筒砂粒运移规律室内模拟实验研究

利用研制的井筒携砂实验装置,模拟了一定砂粒配比下不同井型中的携砂情况。观察了颗粒在不同倾斜角度的井筒中的运移方式,测定了不同粒径的砂粒被携带出的临界流量,揭示了颗粒直径同流体流量关系变化规律。实验结果表明,流体的流速和携砂管的倾斜程度对砂粒携带能力有很大影响,流体流速越大,携带的颗粒直径也越大,砂粒在携砂管中的流动方式随携砂管倾斜角度而变化,携砂管垂直放置时,颗粒以均匀悬浮方式运移:携砂管倾斜时,颗粒以非均匀分层流动、跳跃和移动床流动方式运移。同一粒径砂粒在不同倾斜携砂管中的临界流量表明,携砂管倾斜60°时,携带能力最弱,携砂管垂直时携砂能力最强。

氡及其子体运移规律与机理研究

应用高灵敏度、高精度、静态、累积、易于重复观测的ＣＤ—ｌａ杯测氧技术，在室内较理想条件下，进行了氡及其子体“自身”固有的运移规律与机理研究。实验发现：（１）氡及其子体在理想条件下的空气中，其纵向运移能力远大于横向运移能力，前者＞９０％，后者＜１０％；（２）氡及其子体比重很大，但其向上运移的贡献＞４５％，向下运移的贡献＜４５％；（３）氡及其子体和母体衰变放出的ａ粒子减速后之4Ｈｅ可与它们形成团簇，当其比重小于空气时，能自行上升。

黄淮海平原主要土类中硝态氮水平运移规律

对黄淮海平原的主要土壤类型 (黄潮土和风沙土 )中硝态氮水平运移规律进行了研究 .结果表明 :硝态氮水平运移速率随供试示踪剂源的距离增加而迅速减小 ,其变化趋势呈幂函数关系 .由于各土层的土壤性质不同 ,所以硝态氮的运移曲线发生差异 ,但总的趋势是离示踪剂源 2 0cm距离内 ,硝态氮的水平运移速率主要由硝态氮的浓度梯度和水势梯度控制 ,而在 2 0cm以后趋于平稳 ,则主要由土壤的基质势起作用 .硝态氮水平运移速率随土壤含水量的增大而升高 ,并呈指数曲线变化 .硝态氮水平运移的浓度受非饱和土壤水扩散率的影响 。

气顶油环协同开发下油气界面运移规律研究

针对气顶油环协同开发时,油气界面运移规律认识不清的问题,展开了不同采气速度下油气界面运移规律的研究,研究中通过三维可视化气顶油环油藏物理模拟装置和与室内实验等尺寸的数值实验模型,模拟不同采气速度下气顶油环油藏的开发过程,通过模型可视窗口和数值模型饱和度场,实时观察记录油气界面运移规律以及油井生产动态。实验结果表明,随着采气速度增加,气顶膨胀能得到有效抑制,油气界面运移速度减慢,且内、外油气界面运移速度逐渐趋于平衡,油气界面运移形态逐渐稳定,有效减缓油井气窜的发生,增加气顶膨胀驱油的动用范围。通过物质平衡原理,建立气顶油环协同开采的油藏工程方法,推导不同开发方式下的油气界面运移规律,计算结果表明,当采油速度越小,采气速度越大时,油气界面向油环侵入的速度越小,合适的采油速度和采气速度可以保持油气界面平衡。

长壁机械化掘巷充填采煤围岩结构稳定性及运移规律

为解决西部生态脆弱矿区煤炭开采率低、采后环境易破坏等难题,提出了一种长壁机械化掘巷充填采煤方法。在系统阐述该技术方法的巷道布置与充填采煤工艺的基础上,分析了该技术的难点与关键。基于长壁掘巷充填采煤岩层移动特征,建立了长壁掘巷充填开采采场力学模型,推导出了采场顶板下沉方程与煤柱承受载荷计算公式,并结合极限强度理论,提出了煤柱失稳判据。以陕西榆林常兴煤矿3101工作面掘巷充填采煤为工程案例,通过充填体材料力学特性测试,优化设计了掘巷充填采煤开采方案。采用3DEC数值模拟软件对掘巷充填采煤上覆延安组层间裂隙承压水隔水层与第四系松散层孔隙潜水隔水层移动特征及稳定性进行了分析,现场应用案例表明,该技术可有效控制工作面围岩结构稳定性与上覆隔水层岩层移动,提高煤炭资源回收率,可为西部生态脆弱矿区煤炭资源开采与环境保护协调发展提供借鉴。

基于采空区瓦斯运移规律的抽采钻场设计

为了对高瓦斯工作面采空区抽采钻场进行设计,使采空区及工作面上隅角瓦斯得到有效控制,通过数值模拟分析了采场覆岩结构及裂隙发育规律;根据模拟结果利用实验室试验分析了抽采钻孔在不同位置时采空区瓦斯的运移规律,得出终孔位置距煤层顶板上方30 m左右,距回风巷水平距离10～20 m时抽采效果最佳;且终孔高度应根据工作面覆岩结构形态有所区别,靠近回风巷的钻孔高度应控制在规则冒落带上部,靠近工作面中部的钻孔应布置在裂隙带内。

矿井粉尘运移规律性的试验研究

对矿井粉尘运移规律性进行了较系统的测定与研究.采用滤膜称重法测定粉尘浓度;样品经过液相分散法处理后,采用显微镜观察法测定粉尘的分散度,并利用数码相机和图像处理软件对计数工作进行改进.通过对测定的数据进行分析和归纳,得出了巷道沿程及断面上的粉尘浓度及分散度的分布规律.

独头巷道爆破后氡及炮烟的运移规律

为有效指导铀矿井下独头巷道掘进面爆破后通风排氡与排炮烟的设计与管理,基于质量守恒定律和置换通风理论,建立独头巷道内抛掷空间和风流末端氡及炮烟浓度随通风时间变化的计算模型。分析岩石铀品位、通风风量、岩壁氡析出率和巷道长度对氡浓度的影响,以及通风风量对炮烟浓度的影响。利用所建模型,分别提出满足氡浓度和CO浓度限值条件下,独头巷道排氡与排炮烟的理论最短通风时间的计算方法。结果表明:在相同参数条件下,由最短通风时间计算方法得到的排炮烟与排氡时间有差异,建议巷道爆破后的最短通风时间取二者中较大值。

煤层气井煤粉颗粒表观机械运移规律

煤粉颗粒在煤层气井的排采过程中会随着流体运移至井筒,研究煤粉颗粒在井筒中的运移规律,对于优化排采参数、避免煤粉在井筒内沉积甚至埋泵非常必要。自行设计了煤粉颗粒运移实验装置,开展了煤粉颗粒静态沉降实验和动态运移实验,得到了煤粉颗粒静态沉降末速和最小携带速度。结合球形颗粒自由沉降末速的理论计算公式,建立了煤粉颗粒实际沉降末速的计算模型,并确定了不同目数煤粉颗粒的最小携带速度与实际沉降末速间的关系,最终建立了煤层气井最小日排水量的计算公式。研究表明,对于产水量较小的井,流体携带煤粉颗粒的能力与煤粉颗粒的粒径、井筒内流体流速间的关系敏感,本文提出的最小排水量计算公式对于煤层气井的排采参数设计具有一定的指导作用。