上层煤柱传递压力分析

根据上层煤柱支撑压力在岩层中传递规律,分析了下个煤层回采工作面布置在上个煤层煤柱下面时工作面压力分布规律及其对工作面安全、生产的主要影响。

基于压力传递特性的富水砂层土压平衡盾构渣土改良试验研究

[目的]富水砂层由于渗透性强、含水率高等特点,在盾构掘进过程中易因渣土改良不善而导致螺旋输送机出现喷涌以及刀盘结泥饼等事故,从而影响盾构施工效率,因此需对富水砂层土压平衡盾构渣土改良试验进行研究。[方法]依托南昌地铁4号线七里站—民园路西站区间典型富水砂层工况,开展室内渣土改良试验。采用自制盾构土舱模型装置对不同改良渣土进行土舱模型试验,基于渣土压力传递特性建立不同改良渣土的坍落度、渗透系数及土压传递系数K_(0)之间的相关关系,研究不同K_(0)下的渣土改良效果。[结果及结论]单独采用泡沫对渣土改良时,渣土的K_(0)与坍落度呈正相关,而与渣土的渗透系数呈负相关,而当渣土的坍落度超过200 mm时,K_(0)会逐步减小。为达到富水砂层土压平衡盾构中理想的渣土改良要求,改良剂配合比建议为:泡沫注入率为25%,或添加的膨润土泥浆注入率为10%。室内试验和土舱模型试验表明:K_(0)越大,渣土改良效果越好;实际工程中单独采用泡沫进行渣土改良后改良渣土的理想的K_(0)为0.60~0.65;而泡沫与膨润土泥浆相结合对渣土改良时,改良渣土理想的K_(0)约为0.85。

承压含水层水压传递速率变化规律

含水层内水压以能量的形式传递,其传递速率远大于水质点的迁移速率,水压传递速率对高压水体下工程安全施工及灾害预测预报具有重要意义。以无黏性土承压含水层为研究对象,通过理论分析、数值模拟、现场试验及室内物理模型试验等方法对水压传递速率变化规律进行探讨。结果表明:含水层中水压变化传递具有明显的滞后性,传递速率并不是无限大或接近声速,且存在随传递距离增加逐渐衰减的现象,水压径向传递的滞后时间t与水压传递距离r呈二次幂函数关系;稳定边界压力水头越大,在承压含水层中同等水压变量的传递速率越快,渗透系数越大水压传递速率越快;当渗透系数一定时,水压传递滞后时间与传播距离的拟合系数C随边界稳定压力水头的增加呈一阶指数函数减小;现场试验表明,边界稳定压力水头差异性不大时,在传输距离较远的条件下,其水压传递平均速率基本相当;室内试验表明,瞬态脉冲水压力随传递距离增加,波形发生明显变异,峰值压力逐渐减小、脉冲压力波波长变大、峰值压力传递速率减小,随传输距离的增加其传递速率呈指数函数衰减,说明瞬态脉冲水压力能量随传输距离增加快速衰减;瞬态脉冲压力值越大其初始阶段的传递速率越快,但随传输距离的增加其传递速率衰减幅度更大。研究成果对水压传递速率变化规律的影响机制及其应用于地下工程突水灾害预测及防治具有重要的理论及实践指导意义。

泥水盾构开挖面泥膜渗透特性与压力传递机制

泥膜可以将泥浆压力传递到开挖面土体骨架上,转化为土体有效应力,因此泥膜的渗透特性是保持泥水盾构开挖面稳定的关键因素。采用泥浆渗透试验,研究了开挖面水力梯度、地层土体粒径和泥浆渣土含量等对泥膜形成的影响规律。试验结果显示,水力梯度越小,越不利于泥膜形成。细砂地层有利于泥膜形成,但泥膜和渗透带很薄,易被破坏;中砂和粗砂地层虽不利于泥膜形成,较厚的渗透带却有利于开挖面稳定。泥膜的渗透系数比渗透带的渗透系数低100倍以上,渗透带的渗透系数介于10-7~10-5m/s,而泥膜的渗透系数的小于10-8m/s;泥膜或渗透带的渗透系数越小,地层超静孔压的影响范围越小,孔压下降得越快。当泥浆中掺有渣土时,泥浆的渗透速度高于未掺渣土的泥浆;渗透带的渗透系数随泥浆密度增大而增大,且地层超静孔压下降速率随泥浆密度增大而减小。

基于AMEsim柱塞压力发生器液体压力传递特性研究

为得到压力发生器柱塞位移与输出压力的关系、实现对输出压力的精准控制,对压力发生系统进行数学建模。以AMEsim有效体积弹性模量模型为基础,建立新的油液含气量插值多项式函数,解决了在饱和蒸汽压力与空气分离压力中间位置的导数突变问题。仿真分析了空气含量与温度对系统压力传递过程的影响,结果表明系统受空气含量影响较大,受温度影响较小,且空气含量每增加0.5%,系统响应时间与稳定时间会滞后0.7 s左右,柱塞用于压缩油液气泡的位移会增加20 mm左右。对比仿真与实测结果知,压力发生系统受空气含量影响,升压段耗时与响应误差总体上均大于降压段,保压5 s时各检定点的压力波动均在±0.03 MPa范围内。

原位聚合压力传递阻隔剂研究

选用绿色环保的N-(2-羟乙基)丙烯酰胺取代丙烯酰胺作为单体,以N-N'亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂、过硫酸铵作为引发剂制备压力传递阻隔剂,考察温度、单体浓度、交联剂浓度和引发剂浓度等条件对压力传递阻隔剂交联时间的影响。结果表明:提高温度、单体浓度、交联剂用量、引发剂用量都会缩短压力传递阻隔剂的交联时间,其最佳值分别为80℃、100 mg/mL单体、25.0 mg交联剂和1.2 mg引发剂。

动荷载作用下路基土压力传递规律研究

动荷载作用会对路基产生一定影响。文章以某地区公路为研究对象,开展现场试验,结合理论计算,分析动荷载作用下路基的土压力传递规律。结果表明:埋深对不同土动应力峰值的影响具有差异性;路基的土动应力峰值与其路基埋深间呈负相关关系;不同行驶速度对路基覆土压力存在一定的影响。

页岩气储层井周孔隙压力传递数值分析方法

由于页岩基质致密、层理和裂隙发育、富含黏土矿物,使得页岩具有超低渗透、各向异性和水敏等特性,钻井液与页岩接触产生的水化作用引起自由水在页岩中传输,从而导致井周孔隙压力不断变化,但现有方法并未考虑页岩物性特征的影响。为此,基于非平衡热动力学理论,建立了各向异性页岩的井周压力传递数学模型及有限差分求解方法,分析了井周压力分布特征、传递规律及影响因素。结果表明,各向异性页岩井周压力分布与井周角有关,并以主方向呈对称分布;钻井液化学作用对井周压力传递的影响显著,低浓度钻井液情况下井壁附近孔隙压力显著增加,而高浓度钻井液情况下却显著降低,井周压力传递集中在1倍井径范围内;井周孔隙压力的增加不利于井壁稳定,而孔隙压力的降低有利于井壁稳定;溶质扩散系数越小、膜效率系数越大、水力扩散系数越小,则井壁附近孔隙压力变化幅度越大;反之,孔隙压力变化幅度越小。该方法比常规方法更符合实际,且更加实用。

泥页岩水化-力学耦合模拟实验装置与压力传递实验新技术

建立了压力传递实验技术以及泥页岩极低渗透率、半透膜效率计算模型,得到了压力传递技术测定泥页岩渗透率和半透膜效率的计算公式,研制了泥页岩水化-力学耦合模拟实验装置(SHM仪)。定量测定了泥页岩极低渗透率和泥页岩-水基钻井液体系半透膜效率,证明了极低渗透率泥页岩与水基钻井液之间存在半透膜效应,且半透膜效率与无机盐种类有关,泥页岩渗透率和半透膜效率可以通过物理-化学的方法得以改善。压力传递实验技术的建立为深入开展泥页岩井壁化学-力学耦合作用机理研究以及高效防塌水基钻井液体系的研制,提供了一种先进的实验研究手段。

利用压力传递实验技术评价硅酸盐钻井液井壁稳定性能

大庆油田在长垣东部深层油气田勘探开发过程中遇到了严重的井眼不稳定问题。如何控制泥页岩压力传递和流体侵入是解决泥页岩井壁失稳的根本问题。石油大学(华东)研制的井壁稳定物化-力学耦合模拟实验装置(SHM仪),攻克了复杂高温高压釜体机械结构设计、三轴液压稳压系统设计、加温控制系统设计、试液循环系统设计以及计算机数据采集与处理系统设计等技术难题,可自动连续记录压力、差压、应力及应变等信号,主要功能和技术指标达到国外Shell研究中心同类仪器的水平。利用该仪器,采用泥页岩压力传递和化学位差诱导的渗透压力传递实验技术,通过定量测定用钻井液处理后的极低泥页岩渗透率和泥页岩半透膜系数,对硅酸盐钻井液进行了性能评价。实验结果表明,硅酸盐钻井液具有很强的降低泥岩渗透率、改善膜系数、稳定井壁的能力,“封固”能力随作用时间的延长而加强。

泥页岩和钻井液间的压力传递测试技术研究

研制了泥页岩和钻井液间压力传递测试装置,介绍了压力传递测试的基本原理和压力传递测试装置的应用,即测定泥页岩的渗透率、泥页岩的膜效率及研究钻井液对泥页岩性能的影响。实验结果证明,泥页岩和钻井液间压力传递测试装置可靠性好,实验结果与文献资料提供的数据相吻合,验证了可通过物理/化学的方法改善泥页岩的膜效率及延缓压力传递的事实,为深入开展泥页岩井壁化学/力学耦合作用机理提供了一种先进的实验研究手段。

PPTS-1压力传递型泥页岩渗透性测试系统

井壁失稳一直是困扰油气勘探开发的难题,而泥页岩渗透性是评价泥页岩井壁稳定性的重要指标之一。介绍了一套基于LabVIEW软件平台的PPTS-1压力传递实验系统平台,采用岩心分析法和压力传递测试技术精确测试泥页岩的渗透率。实验结果表明,该实验平台操作简单,性能稳定,测试精度高,为井壁稳定性深入研究提供了支撑。

承压含水层水压力传递滞流效应的定量分析

针对承压含水层抽水试验中水压力传递滞流效应,应用连续介质力学理论,推导了包括惯性项的运动方程。含有加速度项的地下水运动方程,是一衰减的波动方程,它包含有kρ/μn这一时间单位项。水压力传递速度C主要是贮水率Ss的函数,水和骨架介质的压缩性越大,水压力传递的速度便越小。实际承压含水层井水位的变化与观测井的响应有一滞后时间。这一滞后时间与含水介质的性质及2个点的间距有关。

孔隙压力传递评价纳米材料封堵页岩效果

常规评价方法不能评价纳米粒子在页岩中的封堵效果,而孔隙压力传递试验装置可以评价在真实页岩中压力的传递速度,准确地测定纳米粒子封堵页岩效果。取美国TerraTek公司的PIERREⅡ页岩岩心,进行岩心矿物含量和SEM分析,可知PIERREⅡ页岩岩心孔喉尺寸属微米及纳米级别。利用孔隙压力传递试验装置,通过测定页岩渗透率变化,评价纳米材料封堵页岩效果。试验结果表明,在盐水与基浆中加入纳米材料都能明显降低页岩中孔隙压力传递速率,使页岩渗透率降低,说明纳米材料封堵页岩中微米及纳米级孔喉效果明显。该研究对页岩封堵具有很好的指导作用,能够帮助解决页岩段钻进过程中出现的井壁稳定等难题。

利用直接识别方法建立ABS制动管路压力传递函数模型

根据ABS制动试验台的测量记录数据,利用直接识别传递函数的方法对管路的增减压力的特性进行研究。通过对测量数据进行处理,得到具有零点和滞后二阶形式的压力传递函数,能够较好拟合ABS系统制动管路的压力传递情况。

压力波传递速度的测量方法

为准确 地确 定 水 管 路 系统 管 道 内 的 压 力 波 传 递 速 度 ,在 研 究 谐 振 频 率 测 量 法 和 时 差 域 测 量法 的基 础 上 ,对 水 管 路系 统 中 的 压 力波 传 递 速 度 进 行 实 验 测 量 。实 验 结 果 证 明 ,测 得 的 管 路 系 统 的 压 力波 传递 速 度 总 是略 小 于 自 由 场中 的 声 速 ,且 两 种方 法 的 测 量 结果 相 近 、测 量 精 度较 高 。

速度轮滑双蹬技术足底压力分布及传递特征

为揭示速度轮滑双蹬技术的规律和特征,正确理解速度轮滑双蹬技术动作原理,为寻找更先进和省力的速度轮滑技术提供科学依据。运用足底压力分布测试系统,以专业轮滑运动员为研究对象,获取不同速度滑行过程运动员在双蹬技术一个单步中的足底动力学参数。结果说明足底压力随时间变化是影响速度轮滑蹬动效果的主要因素;不同的足底压力传递特征体现了不同的技术动作,从而形成不同的运动效果;在快速滑行中双蹬技术更有利于保持身体平衡。

低温原油管道中压力传递速度的计算

原油管道中的压力传递速度是管道运行管理过程中需要掌握的重要参数。加热原油管道停输后,管内油品不仅会出现降温收缩,而且当温度降到一定程度后会出现屈服值;因此,热油管道停输后初始再启动的压力传递不同于一般流体中的压力传递,这时的压力传递速度除了与原油物性、管道状况有关之外,还与降温幅度、再启动时施加的压力大小和传递距离有关。应用质量守恒和动量守恒原理,推导出了既有温降收缩又有屈服值的原油管道再启动时的压力传递速度公式。

基于密封缝隙非线性特性的车内外压力传递模型研究

根据静态气密性试验数据和理想气体绝热等熵假设,研究某型号高速列车在不同内外压差下的密封缝隙的非线性特性,结合密封缝隙的非线性特性建立车内外空气通过车体缝隙的质量流量与车体内外压力的关系,然后根据高速列车高静压风机特性曲线建立换气风机(新风机和废排风机)通风量的数学模型。并由质量守恒定律推出考虑密封缝隙非线性特性的车内外压力传递模型。列车运行过程中,车厢压力保护系统(即换气风机)需要根据瞬时的车内外压力环境做及时的调整,而这个动态响应过程需要一定的时间,故模型建立时考虑延迟时间。根据试验数据对模型进行修正,通过仿真验证了模型的可行性。

堤基非稳定水压力传递滞后效应研究

洪水灾害过程中,堤防上游水头快速变化,作用在堤基土体上的水压力是非稳定的。选取常见的堤基砂土作为试验材料,利用自行设计的试验装置,研究洪水灾害时非稳定水头条件下,堤基无黏性土渗径长度、孔隙比、渗透系数以及颗粒粒径等因素对水压力传递滞后效应的影响规律。研究结果表明:土体颗粒粒径越大水压力传递滞后效应越弱,直径 >2mm的细砾土中水压力传递滞后效应基本可以忽略;上游水头水力梯度提升的越快,下游水压力启动和稳定滞后时间越短,但下游水压力恢复滞后时间越长;水压力传递滞后时间与土体孔隙比呈反比关系;下游水压力启动和稳定滞后时间与渗透系数呈对数关系。