伊敏煤田弱胶结砂砾岩含水层下综放开采水砂防控技术

弱胶结砂砾岩胶结性差、易崩解,弱胶结砂砾岩含水层下开采易发生突水溃砂事故。针对伊敏煤田多层弱胶结砂砾岩含水层下综放开采技术条件,实施了一整套溃水溃砂防控技术,并成功应用于I0116~306工作面顶板防治水实践中。采用网络并行电法物探和钻探验证实现了对顶板含水层富水性的三维精细刻画。采用地面钻孔冲洗液漏失量观测法和数值模拟方法研究了伊敏煤田弱胶结地层综放开采覆岩破坏高度,垮采比和裂采比分别为4.8和11.0。根据覆岩破坏特征和水文地质结构,对多层弱胶结砂砾岩含水层采用不同的防治措施,对垮落带波及的富水性弱、易疏放的Ⅲ含采取采前预疏措施,有效防止了Ⅲ含溃砂事故的发生;对导水裂缝带局部波及的富水性中等、难以疏降的Ⅱ含采取限制采高的措施。研究成果可为相似弱胶结地层条件和开采技术条件矿井水砂防控提供有益的参考。

玛南斜坡区上乌尔禾组弱胶结砂砾岩储层特征及控制因素

为明确准噶尔玛南斜坡区二叠系上乌尔禾组弱胶结砂砾岩储层对油气富集的影响,在岩心观察、薄片鉴定和分析化验等实验资料的基础上,对研究区储层特征和控制因素进行研究。研究结果表明:上乌尔禾组储层为泥质杂基充填弱胶结低孔低渗砂砾岩,结构成熟度和成分成熟度均较低,孔隙类型以剩余粒间孔为主,发育大—中孔中—细喉道型、小—微孔细喉道型和微孔—裂缝型3类储集空间;一类储层平均孔隙度大于9.0%,平均渗透率大于10.000 mD,具大—中孔中—细喉道的孔隙结构特征。储层的质量受沉积环境直接控制,三角洲扇前缘水下分流河道微相为优质储层沉积相。古地貌特征间接影响储层物性,古沟槽区水动力强,泥质含量低,物性好。研究区成岩作用以压实作用为主,对储集空间改造有限,砾石支撑抑制压实作用使原生粒间孔得以大量保存。研究结果丰富了玛南斜坡区二叠系上乌尔禾组砂砾岩储层特征,对后期砂砾岩储层的深入研究具有一定的指导意义。

弱胶结砂砾岩地层钻头研制及提速工具配套研究

针对弱胶结砂砾岩地层钻井过程中面临的PDC钻头崩齿、碎齿严重,钻头先期损坏使得单只进尺少,钻井成本高等技术难题,从弱胶结砂砾岩地层岩石力学特性分析、锥齿PDC钻头研制及提速工具配套等方面着手,研究形成了适合弱胶结砂砾岩地层钻井提速的锥齿微心PDC钻头;并通过选用恒扭矩工具配合该型钻头在胜利油田利567区块进行现场应用,取得了良好的效果,大大延长了钻头的使用寿命,起到了提高机械钻速和降低钻井成本的目的。

弱胶结巨厚砂砾岩含水层离层突水机制研究

安新煤田主采煤层上覆巨厚弱胶结砂砾岩含水层,富水性弱,但多个工作面回采期间发生突水,查明突水机制是矿井水害防治的关键。通过水文地质特征分析,阐明了砂砾岩含水层厚度分布特征和富水性分区特征。采用岩石单轴抗压强度、三轴声发射、X衍射试验等方法,获得了顶板隔水层岩石物理力学性质。基于关键层理论分析、导水裂隙带与采动富水异常区层位关系及相似模拟试验成果,建立了4种条件下巨厚砂砾岩含水层突水的水文地质结构模型,揭示了砂砾岩含水层不同条件下的突水机制,并明确了研究区突水点的突水机制,提出了隔水保护层失稳导致突水的工程判据。研究结果表明:研究区东部局部区域含水层富水性中等,以往多次突水均发生在弱富水区;砂砾岩含水层下顶板泥岩中黏土矿物含量达到59.6%,亲水性强,具有良好的隔水作用;但在采动作用下顶板隔水层岩体卸压后强度降低,厚度较薄时,受上部岩层载荷和采动富水区静水压力作用易发生破坏,成为良好导水通道;砂砾岩含水层物理力学性质特殊,采动扰动后孔隙裂隙发育,形成了富水变化异常区;弱胶结砂砾岩突水的强度与下部基岩特征、导水裂隙带发育高度、隔水保护层厚度等因素相关;研究区弱胶结砂砾岩发生突水的工程判据为正常区隔水保护层厚度小于30 m,受背斜构造影响区隔水保护层厚度小于60 m。弱胶结巨厚砂砾岩含水层离层突水机制及工程判据对西部矿区水害防治提供了借鉴。

浙东地区弱胶结砂砾岩及其桩基承载力特性

浙东分布的砂砾岩,埋深较浅,胶结较差,钻探岩芯呈砂卵砾石散粒状,勘察易将其误认为砂砾石层或全风化基岩层,工程承载力取值往往偏低。结合该区部分工程勘察项目实践,就该区泥质弱胶结砂砾岩的特性及桩基承载力参数进行总结和分析。分析认为浙东地区弱胶结砂砾岩为软岩,岩芯碎散,胶结较差,但原岩强度较高。中等风化层,虽埋深较浅,承载力仍然较大,可以做为浅层基础持力层。对于荷载较大或变形要求较高的工程建筑(如超高层建筑)可采用后注浆或人工挖孔扩底桩等工艺。该地区施工工艺改进后,旋挖钻机成孔效率较高。