煤炭地下气化过程稳定控制方法的研究

在煤炭地下气化过程中 ,由于炉内客观条件的不断变化 ,难以建立正常的加热制度和及时正确地控制鼓风气流和煤气的流动 ,从而影响气化过程稳定进行 .针对这一问题 ,在新河和刘庄煤炭地下气化现场试验的基础上 ,研究了三种控制气流的方法 ,即辅助通道供风气化、压抽结合供风气化和反向供风气化 .结果表明 ,这三种控制方法能够降低出口煤气中 CO2 的含量 ,提高煤气热值 ,稳定煤气产量 ,是现场试验和生产过程中实现连续。

页岩气开采水环境压力与污染防治技术探讨

页岩气作为重要的非常规天然气资源,已成为全球能源领域的新亮点,但其开采技术独特,由此可能引发新的水污染和水资源短缺问题。详细介绍了页岩气开采废水(压裂返排液)的水质特征、污染成因以及处置方式,并对国内外压裂返排液处理工艺的原理、适用条件和存在问题进行总结和分析,在此基础上指出我国页岩气返排液处理未来可能的发展方向,为今后国内页岩气开发提供技术参考。

基于动力沟道追踪的地下流体运移预测方法初步研究

地下流体的分布运移预测既是重要的科学问题,又是重要的应用技术问题。作者提出并发展了基于地震图像分析与动力沟道追踪的地下流体运移预测方法。该方法包括两个主要的步骤:(1)由三维地震振幅数据进行岩石裂缝预测,然后据此构造岩石的视渗透率模型;(2)假设地下流体在压力的驱使下主要沿连通的裂缝系统迁移,通过引入假想的源(与汇),以总阻力最小为准则进行流体迁移路径的动力沟道追踪。该文介绍了所提方法的思路与步骤,给出了流体迁移动力沟道追踪的离散格式、追踪准则及数值实验结果。

大型地下洞室群施工通风的三维数值模拟

大型地下洞室群的施工通风问题是保证安全、加快施工进度的关键。传统的施工通风设计无法掌控真实通风效果,导致资源浪费。基于流体力学理论的地下洞室群施工通风三维数值模拟,能定量分析大型洞室、关键节点或通风洞(井)等的通风效果,为通风方案的设计和优化提供依据。

大型地下石油洞库自然水封性应力–渗流耦合分析

根据地质条件,地下水封石油洞库可以选择自然水封或人工水封方式。以中国首个大型地下水封石油洞库为背景,开展了岩石三轴压缩试验和现场水文试验,获得了洞库围岩变形特征和渗透特性,采用应力–渗流耦合理论,分析了该地下石油洞库的自然水封性与稳定性。岩石三轴实验表明,岩体受剪作用下体积变化情况与剪胀性密不可分。现场水文试验表明,洞库渗透系数存在一定的不确定性。通过数值分析得出如下结论:自然水封条件下,洞库水位将不满足水封要求;地下水封洞库实现水封条件的水头受水力梯度和岩体渗透性影响;洞库施工期涌水量与渗透系数存在着分形关系;施工期各洞室拱顶沉降为19～32 mm,水平收敛为16～35 mm。研究成果为中国首个大型地下水封石油洞库工程建设提供了科学依据。

利用井温分布估算莺-琼盆地地下流体运移速度

莺 -琼盆地是典型的高温高压盆地 ,现今平均地表热流 78.7m W/m2 ,产生地表高热流的主要原因是深部热流体活动。根据盆地地温场分布特征与地下流体活动规律的关系 ,利用井温资料 ,我们计算了典型钻孔 LD30 - 1 - 1 A井地下流体的流速分布。结果表明 ,L D- 30 - 1 - 1 A井地下流体可分为上、中、下三段。上段流体运动微弱 ,垂向流速仅为 8.33× 1 0 - 1 2 cm/s;中段流体向下垂向流速为 4.37× 1 0 - 8cm/s;下段流体向上垂向流速为 2 .6 5× 1 0 -

2019年10月12日广西北流-广东化州5.2级地震特征分析

2019年10月12日,在广东省化州市与广西壮族自治区北流市交界地区发生5.2级地震,这是华南地区进入20世纪以来第Ⅴ活跃幕之后发生的第3次5级以上地震,也是粤桂交界地区第Ⅴ活跃幕以来第2次5级以上地震。此地震发生北西向巴马-博白-茂名断裂带的陆川-高州段上,属6级潜在震源区,基本烈度为Ⅵ度区。震中区在历史上属于少震弱震区,但从2014年以来,地震活动出现间歇性增强,多项地球物理观测数据也时有异常表现。广东省地震局在2018年度地震会商时把此区域确定为2019年度地震危险重点注意地区。10月12日5.2级地震的发生验证了年度地震危险重点注意地区的判定,为以后的地震预测工作提供了可参考的分析依据。

裂隙随机分布条件下地下石油洞库水封性评价

以国内首个大型地下水封石油洞库工程为背景，在考虑洞库围岩节理裂隙的随机分布特征基础上，采用离散介质流-固耦合理论对大型地下石油洞库水封性进行了评价。介绍了地下水封储油洞室水封原理与水封准则。通过室内结构面剪切试验获得了结构面参数，采用Barton-Bandis剪胀模型对结构面参数进行了校验。根据库区节理裂隙统计结果，建立了洞库围岩的随机节理裂隙网络模型。分析了不同水幕压力条件下洞室开挖后地下水压力分布情况、涌水量大小和洞库围岩变形与受力情况。分析表明：在水幕压力大于或等于75 kPa的条件下，洞室周围地下水压力满足水封准则；在水幕压力为75 kPa条件下各洞室涌水量在0.003~0.015 m3/d之间，拱顶沉降量在16-32 mm之间。研究结果可为地下水封石油洞库水幕系统设计提供依据。

浅埋煤层地下水库流固耦合模型特征参数试验研究

煤层采动引起的岩体运移、裂隙演化与渗流特性对煤矿地下水库的设计建造具有重要影响,为获取地下水库围岩体物理特征参数,开展相似材料流固耦合模型试验研究,结合典型浅埋煤层水文地质及开采条件,建立了立体相似材料流固耦合模型。通过监测煤层开挖过程中顶板下沉量、煤柱应力、含水层渗压等特征参数的变化,研究了煤层采动过程中破断岩体运移、裂隙演化规律及扰动岩层渗流特性变化规律。试验结果表明:煤层开挖后,煤柱上覆岩层形成倒台阶结构,煤柱应力先增大后减小。顶板岩层先后经历“弯曲下沉—裂隙发育—破断垮落”的动态演化过程,岩层裂隙发育程度决定了形成的导水裂隙带数量,可用岩层渗压下降速率表征岩层裂隙发育程度。岩层大面积垮冒滞后于导水裂隙带形成,含水层渗压突变先于岩层突降下沉发生,可将含水层渗压突降作为顶板来压垮冒的预兆之一。

河渠水位曲线回水影响半无限含水层河渠附近地下水非稳定流计算

本文探讨河渠水位呈曲线变化时,河渠附近地下水非稳定运动问题。抛开经典河渠附近地下水非稳定渗流理论之瞬时回水的假设条件,重新推导河渠影响半无限潜水含水层地下水非稳定流计算公式。应用数值逼近的理论、逼近河渠水位变化规律。给出河渠水位以任意次多项式规律变化的一系列地下水非稳定流计算公式。从理论上证明了瞬时回水假设的根本矛盾,并用一实际例子对比计算加以验证。指出了抛弃瞬时回水的假设条件,重新建立一套全新的河渠附近地下水非稳定流理论的必要性。

汤参1井地震地下流体综合观测新技术

介绍了潜水泵变频稳流抽水观测新技术系统的构成和工作原理,并结合汤参1井的实际应用情况进行分析,发现这一新技术的引进不仅恢复了原有的各测项观测,而且消除了邻近热水开采井对各测项动态的干扰,使井水位动态对地壳应力应变的响应能力得到显著提升,实现了地下流体物理化学多测项的综合观测。这一新技术不仅适用于已经断流或面临断流的地震观测井中,也适用于把静水位观测井改造成人工稳流抽水观测条件下的地下流体物理化学综合观测井,从而提高地震地下流体观测台网的地震监测能力。

基于流固耦合城市地下通道渗流规律分析

地下工程受地下水渗流的影响一直都是人们关注的问题,依托某城市轨道交通共建管廊工程,通过FLAC3D进行流固耦合分析地下通道对地下水渗流规律的影响以及地下水渗流规律变化对地下通道的反作用。找出限量排水情况下,地下工程结构所受孔隙水压力的分布规律及其数值的变化情况。找到结构所受应力随孔隙水压力变化而变化的规律。得出地下工程对地下水渗流规律的影响结果以及影响范围,同时发现渗流规律的变化对应力场分布范围产生的影响及最大应力分布位置和数值都有变化。

本溪井水位地震响应范围初探

本溪井对应地震的水位响应可分为震前响应(水位异常)和震时、震后响应(震后效应)两种。自1999年以来,本溪井多次记录到了对应典型地震较为明显的水位响应变化,最远为2004年12月26日印尼苏门答腊MS8.7地震,震中距为4990km,一般来讲,地震的震级越大,震中距越小,本溪井水位响应幅度越大。

基于CFD的地下污水厂无风管式通风系统效果模拟

地下污水厂传统风管式通风系统结构复杂、风管占用空间大,无风管式通风系统作为一种新型通风方式,可以减少风管建设,降低箱体埋深,具有广阔的应用空间。以河北某地下污水厂作为研究对象,通过建立模型分析了风管式通风系统和无风管式通风系统在换气次数为4、6、8和10次/h工况下气流组织、空气龄分布等方面的优劣。结果表明,无风管式通风系统在不同工况下表现出气流组织更加稳定、空气龄更小的优势,通风换气效果更好。相同工况下,无风管式通风系统分布在各监测点的风速均大于风管式通风系统,各监测点整体风速差值在0.2 m/s左右,风管式通风系统空气龄大部分在500 s以上,无风管式通风系统空气龄均可维持在200 s以下。

基于离散裂隙网络法的地下石油洞库洞室间水封性评价

为研究地下水封石油洞库洞室间水封性,依托黄岛地下水封石油洞库工程,采用离散裂隙网络法进行了7个不同工况的分析,分别获得了在不同水幕压力、洞室间液面差、洞室间距和裂隙倾角条件下的地下水头分布和流体渗流情况。研究结果表明:水幕压力增大、洞室间液面差减小与洞室间距增大均会改善洞库水封性;裂隙网络中裂隙倾角的变化会影响围岩的渗透张量,从而改变裂隙网络中地下水的渗流路径,继而影响地下水封石油洞库洞室间水封性;仅靠增加水幕系统压力并不能保证洞室间水封性,地下水封石油洞库相邻洞室水封设计应综合考虑储油情况、洞室间距、裂隙倾角等因素。