山西省沁水盆地南部4~#煤薄煤层试采获得煤层气工业气流

1研究目的(Objective)沁水盆地是中国重要的煤层气生产基地之一,位于山西省中南部。研究区位于沁水盆地南部寺头断层西侧,行政区域隶属于晋城市沁水县、阳城县。研究区煤系地层厚度63~145 m,平均92 m,其中煤层厚度4.1~17.4 m,平均7.9 m。

台内滩型薄层状白云岩储集层特征及主控因素——以四川盆地高石梯—磨溪地区中二叠统栖霞组为例

通过对四川盆地高石梯—磨溪地区中二叠统栖霞组台内滩分布及白云岩储集层特征的研究,分析储集层发育控制因素,建立“台内滩型薄层状白云岩储集层”成储模式。研究表明:栖霞组自下而上为海退旋回,栖一段发育低能开阔海亚相,栖二段海平面下降演化为台内滩及滩间海,台内滩主要分布于栖二段两个次级变浅旋回近顶部。栖霞组主要的储集层岩性为薄层状裂缝-孔洞型白云岩,其次为孔洞型白云岩,缝洞中常见鞍状白云石半充填,晶间孔、残余溶蚀孔洞叠加裂缝形成了有效的孔渗网络。基于沉积及成岩特征耦合分析,系统建立了“沉积前微古地貌控滩、沉积期滩体控制白云岩展布、准同生白云石化有利于孔渗网格保存,晚期热液作用有效改善储集物性”的成储模式。栖霞组沉积前的“一级高带”微古地貌控制栖二段沉积期高石梯地区台内滩的大面积发育;滩相是早期云化的基础条件,台内滩与白云岩储集层分布范围的吻合程度较高;滩相颗粒灰岩受两期白云石化叠加改造,准同生期白云石化有助于原生孔隙和次生溶孔保存,埋藏期热液沿峨眉山玄武岩事件伴生的裂缝进入早期白云岩体,使其重结晶为中—粗晶白云岩,晶间孔叠加顺缝热液溶蚀的残余孔洞,形成了台内滩型薄层状优质白云岩储集层。该成储模式的建立可为四川盆地二叠系气藏的可持续开发提供地质理论支撑。

松软薄煤层条带消突下斜定向钻孔成孔护孔技术研究与应用

针对松软薄煤层煤巷条带消突长距离下斜钻孔,存在成孔难、易钻遇煤层顶底板、积水堵塞瓦斯抽采通道的难题,提出了氮气排渣下斜定向钻进成孔与护孔技术,采用高压氮气排渣、大功率气动螺杆钻具定向、“波浪式”轨迹控制和三层管护孔排水技术,在河南省平煤股份一矿开展现场试验,完成8个孔深超300 m下斜定向长钻孔,煤层钻遇率90%以上,全孔段下三层护排水管,平均下入深度302 m,支管平均抽采纯量1.66 m^(3)/min,平均瓦斯浓度17.5%。试验结果表明:该技术可有效解决松软薄煤层下斜钻孔长距离定向成孔、全孔段筛管护孔和排水的技术难题,提高了钻孔成孔深度和煤层钻遇率,实现了下斜孔全孔段护孔和排水,保障了瓦斯抽采效果,为松软薄煤层煤巷条带长距离消突提供技术保障,在类似地层条件具有广泛的应用推广价值。

深水薄覆盖层区大型双壁钢围堰施工技术

以长沙香炉洲大桥索塔墩基础施工为依托,综合考虑桥址区的地质、水文、沿岸地形地貌、吊装能力等因素,对双壁钢围堰制造、下水、浮运、精确定位、着床等施工关键技术进行研究,提出竖向分节、水平成环接高、整体浮运、平台拉锚系统精确定位大型钢围堰施工工艺。工程实践证明,提出的深水薄覆盖层场域钢围堰精确定位施工成套技术是成功的,可为类似工程提供参考。

极薄氧化锆贴面的研究进展

全瓷贴面修复是改善牙齿形态、色泽和排列的常用方法。随着口腔陶瓷材料和修复体加工方式的不断发展,微创/无创贴面修复是医生和患者对牙齿修复提出的共同要求。本文回顾了全瓷贴面的发展历程和应用现状,对极薄氧化锆贴面相关的新材料、新工艺做一介绍,并对其技术前景和临床效果进行展望。

航空齿轮薄辐板车削加工变形预测及切削参数优化研究

为了满足直升机传动系统轻量化的需求,作为直升机关键零部件的传动齿轮具有薄壁的显著特征,在切削加工中容易出现变形严重和尺寸精度难以保证的问题。本文以高强度中合金渗碳钢齿轮薄辐板为研究对象,基于ABAQUS有限元分析软件,开展了切削加工仿真研究,通过建立三维动态切削仿真模型,分析了加工过程中工件所受的切削力与切削参数之间的关系;并运用静态仿真分析了切削力和夹紧力叠加对薄辐板加工变形的影响,对仿真结果进行了极差分析。最后,通过开展试验对仿真结果进行了验证。结果表明:齿轮薄辐板加工变形量静力学分析显示齿轮辐板轴向变形量最大,径向变形在轮毂处最大;极差分析发现,切削速度为150 m/min、进给量为0.06 mm/r、切削深度为1.8 mm为最优切削参数,最大变形量的预测误差小于10%。

密井网区叠前高分辨率反演及其在薄储层预测的应用

针对大庆长垣油田密井网区SⅡ油层组陆相河流-三角洲相沉积微相类型变化快、井间厚度2 m以下的窄小河道砂体预测误差大、河道走向预测多解性强、砂体间连通关系判别差异性大等问题,以长垣油田A区块为例,开展叠前井控道集处理技术、基于改进的Xu-White岩石物理模拟技术、基于“波形指示马尔科夫链-蒙特卡洛”随机模拟算法的叠前波形指示反演技术研究。结果表明:研究区砂岩储层具有低纵波阻抗、低纵横波速度比值的特征,纵波阻抗为3.8~8.2 Gg/(m^(2)·s),纵横波速度比为1.7~2.1;随时砂岩厚度的增加,其纵波阻抗及纵横波速度比有减小的趋势。通过70口后验井的定量分析及评价,在密井网区叠前波形指示反演对厚度为[1,2)m的薄互层砂体识别精度为80.7%,对厚度大于等于2 m的砂体识别精度为85.1%。研究成果对河流―三角洲相薄储层开发方案的合理制定及措施调整具有指导意义。

薄储层厚度对地震反射波的影响规律研究

薄储层的衰减机制主要包含固有衰减和散射衰减,在地震频带范围内,散射衰减主要表现为薄层调谐效应,固有衰减主要由介质的黏弹性导致。为了厘清储层厚度对地震波的影响规律,应用广义传播矩阵正演算法对比分析了各向同性楔状模型和各向异性楔状模型地震波振幅随偏移距的变化特征,然后利用改进的反演谱分解技术和频变AVO反演方法提取模型正演数据的频散属性,最后分析储层厚度对地震波频散特征的影响规律。研究结果表明,固有衰减会明显减小储层的反射振幅,而散射衰减使储层反射振幅随着厚度先增加后减小;地震波频散随着地层厚度的增加呈“M”型变化,其两个极大值分别出现在λ/20和λ/2附近(λ为波长),极小值对应厚度为λ/4;当储层厚度小于λ/4时,散射衰减对反射振幅和频散的影响明显强于固有衰减。

电解水析氢反应的铁基非晶合金薄带催化剂研究进展

Pt基电催化剂是析氢反应的基准,然而低丰度和高成本制约了此类贵金属基催化剂的大规模应用,从而促使了替代材料的探索。铁基非晶合金具有无序原子排布结构,表现出独特的物理化学性质。受碱性溶液中的高效析氢反应启发,简述了铁基非晶合金薄带电催化剂的常见反应机理和设计策略,旨在为制备高性能电催化剂提供指导,包括杂原子掺杂、异质面构筑、应变及空位缺陷构建等。此外,原位表征技术和密度泛函理论在铁基非晶合金薄带电催化剂理论设计、反应过程、动态结构演变和机理揭示等方面发挥了重要作用。最后简要介绍了铁基电催化剂目前存在的挑战和未来的研究方向。

急倾斜极薄矿脉小型机械化留矿法开采采场稳定性分析

基于珊瑚钨矿急倾斜极薄矿脉小型机械化留矿法开采工艺,采用数值模拟方法分析了开采过程中采场的稳定性,探讨了采场长度、相邻采场开采时应控制的安全距离和回采顺序。结果表明:1)矿体采出后,采场上下盘围岩发生以水平向位移为主的相向位移,采空区上下两端与顶底板接触位置发生应力集中,采空区两侧围岩应力降低;2)采场长度对采场稳定性的影响较小,为提高单条采场生产能力,采场长度可由试验阶段的100 m增加到150~200 m;3)为减小相邻采场开采扰动,相邻采场开采时的安全距离应控制在4 m以上,局部地段围岩条件较差时还应适当加大;4)对于上下相邻采场,待采矿体位于已采采场的下盘围岩移动范围更有利于采场稳定性控制,建议采用从上向下的回采顺序。研究结果可为采矿工程实践提供一定的参数参考。

极薄规格热镀锌带钢锌流纹控制技术

研究了热镀锌带钢锌流纹缺陷的主要影响因素,针对0.35 mm以下极薄规格热镀锌带钢的锌流纹缺陷,通过调整炉区工艺控制、增加铝含量在线检测设备、调整锌锅温度目标值、优化气刀工艺参数等措施,较好地控制了极薄规格热镀锌带钢锌流纹缺陷的产生,满足了生产要求。

塔里木盆地星火井区深层薄储层地震预测

星火井区巴什基奇克组顶部储层埋深超过5 000 m,为超深层强非均质性碎屑岩储层,是塔里木盆地新和地区重要生产层段。储层埋藏深度大、厚度薄、研究区完钻井数量少,勘探开发难度很大。由于传统的地震预测技术精度不够,薄储层预测一直是制约星火井区超深层油气藏勘探开发的瓶颈技术。为落实星火井区薄储层分布特征,利用模型正演明确了星火井区超深薄储层在不同分辨率模型下的地震响应特征、基于谱反演方法的拓频技术提高地震分辨率,识别出超深层6 m以内的薄储层,进而使用波形指示反演技术刻画出薄储层的展布特征。薄储层预测结果与实钻井结果的吻合率超过87%,证明正演-拓频-反演技术在星火井区具有很高的准确性。研究结果可以为与星火井区地质背景相同地区的油藏开发提供借鉴。

基于Bayes算法与数值模拟的缓倾斜破碎薄矿体采矿方法优选

为实现某锰矿顶板破碎低品位缓倾斜薄矿体安全高效经济开采,首先根据开采条件设计出5种技术可行的采矿方法,然后基于贝叶斯(Bayes)和蒙特卡洛(Monte Carlo)方法建立涵盖技术和经济共17项评价指标的采矿方法优选体系进行采矿方法优选。研究结果表明,浅孔进路V型掏槽后退/前进采矿法、中深孔进路V型掏槽/平行抛掷采矿法和浅孔接钎头斜向掏槽采矿法的综合得分依次为0.524、0.193、0.214、0.228和0.221,浅孔进路V型掏槽后退采矿法最优。最后采用MIDAS数值模拟对优选出的采矿方法的4种不同跨度采场的稳定性进行分析,其采场跨度12 m时可在采场稳定性和矿石回收率之间取得较好平衡。综合考虑技术、经济和安全指标的采矿方法及采场结构参数优化思路,可为该矿山选出安全高效采矿方案,并可供类似矿山参考借鉴。

薄钢板机械咬合螺栓抗剪连接试验与计算方法

为探究薄钢板机械咬合螺栓抗剪连接的受力性能,设计了12个具有不同垫圈形状和预拉力的机械咬合螺栓连接试件和普通螺栓连接试件,并开展了受剪破坏试验。试验结果表明机械咬合螺栓连接试件的薄钢板在咬合部位发生受拉破坏,而普通螺栓连接试件的薄钢板出现孔壁承压破坏,且机械咬合螺栓连接的受剪承载力显著高于普通螺栓连接的受剪承载力。分别建立了机械咬合螺栓连接和普通螺栓连接的精细有限元模型,根据受剪试验结果验证了模型的准确性,进一步探究了垫圈直径、螺栓直径、钢板厚度和咬合深度对机械咬合螺栓连接受剪承载力的影响规律。最后开展了机械咬合螺栓连接的受剪承载机理分析,提出了能够准确预测其受剪承载力的计算公式。

考虑薄煤层影响的致密砂岩气藏地质工程双甜点评价方法——以鄂尔多斯盆地神府区块为例

在薄煤层发育的致密砂岩气藏,由于薄煤层割理发育且塑性较强,容易限制水力压裂裂缝的缝高扩展,进而导致遴选的地质、工程双甜点区域的实际产能无法达到预期效果。为获得更加准确的双甜点评价结果,以鄂尔多斯盆地神府南区致密砂岩气藏为研究对象,首先构建了多属性融合的地质、工程双甜点评价模型,然后开展了双甜点三维分布的初次预测,进而采用Abaqus软件分析了煤层厚度、起裂点距煤层垂直距离对水力压裂裂缝穿煤层扩展的影响规律,最后形成了穿煤层双甜点二次优选评价技术。研究结果表明:①当煤层厚度大于等于4 m或起裂点距煤层垂直距离大于等于4 m时,水力压裂裂缝难以纵向穿过煤层扩展,可压性降低;②研究区双甜点指数划分标准为,Ⅰ类双甜点≥0.46,0.37≤Ⅱ类双甜点<0.46,0.30≤Ⅲ类双甜点<0.37。结论认为:①考虑薄煤层影响的致密砂岩气二次甜点评价技术能够准确筛选出优质的地质、工程双甜点,且优选结果与实际高产区域的匹配度较高;②建立的评价方法对于砂泥岩互层非常规储层的开发和多气合采中甜点的同步动用具有较好的理论与实际意义。

厚冲积层薄基岩条件下采动井稳孔工艺与应用

以平煤股份八矿煤层气采动井01井为研究对象,借助钻井窥视仪获取了不同层位的套管变形破坏特征,分析了导致套管变形的主要影响因素。在此基础上,设计了基于“抗、让、防”稳孔工艺的井身结构和稳孔措施,并对同一井场的05井应用。结果表明,同产气周期下,基于稳孔工艺设计的采动井套管完整度高、变形小、产气量稳定。此稳孔工艺可为相似地质条件下的采动井井身结构设计提供经验参考。

薄橡胶层改善喷丸质量机理研究

目的 为了解决喷丸导致的金属表面粗糙度提升问题,方法 提出在金属表面铺设薄层橡胶层,通过薄橡胶层的变形均匀化丸粒的冲击压力,进而抑制丸粒冲击所造成的粗糙度急剧增加的新工艺。为验证新工艺的可行性并揭示其机理,采用有限元软件Abaqus分别建立传统喷丸、黏结橡胶层喷丸和自由铺设橡胶层喷丸的仿真模型;设定丸粒为半径0.5 mm的球形刚体,丸粒初始速度为50 m/s;工件材料为Q235,采用Johnson-Cook本构模型;薄层橡胶采用双参数Mooney-Rivlin本构模型;仿真模型中不同部件之间的摩擦系数均设定为0.2;所有模型均采用显式求解方法。结果 在传统喷丸、黏结薄橡胶层喷丸和自由铺设橡胶喷丸条件下,工件表面丸粒冲击点的残余压应力分别为96,343,252 MPa,工件表层最大残余压应力分别为391,426,373 MPa,工件表面的残余压应力得到显著提升;3种喷丸工艺下冲击压痕分别为56.2,26.1,35.4μm,表面薄层橡胶有效降低了工件表面粗糙度;工件表层残余应力的分布形式与橡胶层的厚度密切相关,当橡胶厚度分别为0.05,0.20 mm时,所得到的最大残余压应力分别为329,373 MPa,距离工件表面分别为256,141μm。结论 在机理上,橡胶的大变形特征增大了丸粒的冲击作用面积,延长了冲击作用时间,是薄橡胶层能够改善喷丸质量的根本原因。

基于压缩感知的波形指示反演在薄储层预测中的应用

鄂尔多斯盆地东缘大牛地气田二叠系下石盒子组有效砂体致密、规模小、厚度薄,储层非均质性强且地震波阻抗叠置严重。为实现下石盒子组5~6 m致密薄砂岩储层的有效刻画,文中选取了盒1段气藏主力单砂体作为研究对象。在地震正演分析基础上,形成了叠前道集优化提质+压缩感知拓频+纵波标定+波形指示GR反演的技术组合,该技术组合将压缩感知技术与波形指示反演技术的优势有机结合起来,并在盒1段气藏主力单砂体进行了应用。预测结果表明:地震剖面横、纵向分辨率显著提高,其预测成果更加符合地质沉积规律,与实钻井吻合良好,实现了5~6 m致密薄砂岩的有效刻画。该研究为致密砂岩气藏薄储层预测提供了一种新方法。

基于离散元方法的急倾斜极薄矿脉机械化开采爆破参数仿真优化

急倾斜极薄矿脉留矿法开采爆破空间规整平齐是实现小型采矿机器人高效通行和稳定作业的关键因素。为了提高狭小空间爆破光面控制效果,采用离散元方法和黏结颗粒模型耦合仿真方法,开展了不同炮孔参数条件下急倾斜极薄矿脉爆破模拟,以爆破空间轮廓规整性系数为评价指标,对急倾斜极薄矿脉炮孔布置方式和参数进行了优化。研究结果表明:同等排距和孔距条件下,矩形方式布孔的爆破规整性系数最高,矩形+间隔空孔布孔方式爆破规整性系数次之,之字形炮孔布置方式爆破效果最差;结合爆破经济性指标和采场断面规整性系数综合考虑,对于急倾斜极薄矿脉机械化开采,推荐采用矩形+间隔空孔装药的爆破方式,炮孔排距0.4 m,孔距0.8 m。

离子减薄技术在藤纤维力学性质测试上的应用

为构建棕榈藤材纤维细胞壁结构模型,探索棕榈藤强韧机理,选择高地钩叶藤为研究对象,将离析获得的藤皮纤维运用场发射双束扫描电镜产生的离子束经过离子腔加速,对纤维细胞两侧表面对称进行纳米级别的减薄,采用Instron微型力学试验机进行拉伸测试,并用激光共聚焦显微镜对纤维的断口面积进行测量,计算单纤维的拉伸强度和拉伸弹性模量。用超薄切片机对藤试样表面进行抛光,其中对纤维细胞壁要进行减薄的,则要先对该试样进行喷金处理,然后应用纳米压痕仪对高地钩叶藤纤维细胞壁进行纳米压痕试验,采用Oliver and Pharr理论计算纵向硬度和纵向弹性模量。研究结果表明,高地钩叶藤单纤维拉伸强度、拉伸弹性模量分别为475.21 MPa和7.42 GPa;纤维拉伸强度和断裂伸长率随藤材高度增加(即随藤龄减小)而逐渐减小。纤维拉伸强度、拉伸弹性模量及断裂伸长率,均表现为藤皮>藤芯。减薄处理的藤皮纤维拉伸强度与离析的单纤维拉伸强度变化趋势相反,而单纤维拉伸弹性模量变化趋势与离析的纤维一致。高地钩叶藤藤皮纤维细胞壁纵向硬度和纵向弹性模量分别为0.25和7.01GPa,藤皮纤维细胞壁纵向硬度和纵向弹性模量,随藤材高度增加(即随藤龄减小)而逐渐减小。中部和梢部藤皮纤维减薄后的微柱的纵向弹性模量分别为6.20和3.87 GPa,比对照纤维分别减小了24.2%和12.2%。中部和梢部藤皮纤维减薄后的细胞壁纵向硬度分别为0.24和0.19GPa,均略小于未进行减薄处理的对应的纤维细胞壁的纵向硬度。减薄处理后,高地钩叶藤单纤维拉伸强度和拉伸弹性模量均有较大程度下降,纵向弹性模量和纵向硬度略有下降。表明纤维细胞壁的外层拉伸强度、拉伸弹性模量、纵向硬度和纵向弹性模量较内层大,而断裂伸长率却小于内层。