辫状河储集层隔夹层成因及其对剩余油的影响——以大港油田刘官庄地区馆陶组三段Ⅱ砂组为例

为明确辫状河储集层隔夹层对剩余油分布的控制作用,以大港油田刘官庄地区馆陶组三段Ⅱ砂组为例,利用岩心、测井、录井、开发生产等资料,建立了研究区目的层段隔夹层定量识别标准,确定了隔夹层层次结构、成因及对剩余油分布的影响。研究区隔夹层可划分为砂组间隔层、单砂体间夹层和单砂体内夹层,分别发育在7级、8级和9级砂体构型界面附近。砂组间隔层与泛滥平原泥岩和粉砂质泥岩有关,厚度多为几十厘米至数米,对油气的垂向分隔作用强,开发过程中边水沿着地层优先推进,导致边部水淹严重,剩余油多分布在远离注水井的复合心滩坝及辫状河道的上部。单砂体间夹层与废弃河道和冲沟中的细粒沉积有关,厚度一般为0~2 m,局部阻碍流体垂向运移,侧向上控制着不同砂体间的剩余油分布,主要形成废弃河道控制型和冲沟控制型2种剩余油分布模式。单砂体内夹层主要与侧积泥岩、落淤层和河道间泥质沉积有关,层内夹层厚度可达几十厘米,可形成侧积泥岩控制型、落淤层控制型及河道间泥岩控制型3种剩余油分布模式。

黄河冲积粉土的渗透特性研究

黄河冲积粉土分布范围广,工程性质差,作为填料时容易出现渗透破坏现象。为研究粉土的渗透特性,以郑州地区黄河冲积粉土为研究对象,在分析黄河冲积粉土基本物理性质和颗粒级配的基础上,实验研究不同压实度粉土的渗透系数,并验证了常用渗透系数经验公式对黄河冲积粉土渗透系数预测的适用性。研究结果表明:郑州地区黄河冲积粉土颗粒以粉粒组为主,其渗透系数随压实度的增大而减小,大致与压实度呈负指数关系;此外,修正kozeny-carman公式更适于预测压实黄河冲积粉土的渗透系数。

巷道掘进横穿小断层构造带顶板支护优化研究

本文以曹家滩煤矿20322工作面掘巷工序为工程研究背景,通过现场调研监测了巷道横穿小断层地质构造带时发生冒顶来压事故前后的顶板变形破坏规律,并在此基础上通过数值仿真的方法研究了顶板强度值和刚度值对于顶板垮冒的影响特征。通过采取3根锚索和钢筋组合圈梁支护系统来对顶板进行控制,并对顶板内两侧锚索角度进行调整,通过桁架连接器构成锚索桁架系统来提升顶板内煤岩体的强度值和刚度值。结合现场实际地质条件,通过理论计算确定了顶板优化后的支护方案,现场应用后巷道掘进过小断层构造带期间顶板整体性较好且下沉变形控制效果显著。该技术为后续工作面安全高效回采奠定了基础。

急倾斜煤层回采参数研究

近年来由于煤炭资源的不断开采,矿井深度增加导致煤层地质条件不断恶化,尤其是急倾斜煤层的回采工作,对开采工艺有着极高的要求。结合当前急倾斜煤层开采工艺现状,通过分析急倾斜煤层回采参数,提出一种新型斜坡短臂采煤工艺,为该类复杂型煤层的开采提供借鉴。

孤岛油田南区馆上段辫状河储层构型表征

孤岛油田南区馆5-6砂层组以辫状河沉积为主,主要发育的沉积微相有心滩、河道充填及溢岸砂。因河道频繁迁移摆动,砂体之间相互切叠,导致砂体内部构型复杂多变,严重制约了油田后续开发方案的调整和剩余油挖潜,迫切需要开展构型的精细解剖,深化对单砂体的叠置关系及分布规律的认识。采用储层构型分析方法将辫状河砂体划分为6个构型级次,重点对单一辫流带级次、心滩及其内部级次进行构型解剖。依据河道砂体在垂向上切叠模式的差异,对辫状河道进行垂向分期。利用河间沉积、河道顶部高程差、测井曲线形态差异,横向上对单一辫状河道进行侧向划界。在经验公式的约束下,利用测井响应特征、相对高程、剖面形态、落淤层产状的差异,准确识别心滩位置和形态。对单一辫流带和心滩相关数据进行统计和分析,提出了适用于稀井网条件下的单砂体识别经验公式。选取密井网井区典型的心滩进行实例解剖,分析不同类型心滩的沉积作用、厚度变化、发育位置和内部落淤层展布特征的差异,以期为不同类型心滩的判别和具有针对性的剩余油挖潜提供地质依据。

大倾角极近煤层群大跨度切眼全锚索支护技术

为解决大倾角极近煤层群大跨度切眼支护难题,以潘二矿潘四东井11215工作面切眼为工程背景,基于普氏理论与改进的全冒落拱高度计算方法得出可能的冒落高度分别为3.64 m和4.04 m,并采用钻孔窥视的方法进行了顶板岩性分布特征探测。据此提出了切眼梯级全锚索支护技术,并分析了其支护机理:应用4.5 m短锚索加长锚固预紧力损失率较低的特性,大幅提高支护结构早期支护强度与刚度,控制岩层离层、错动及新裂隙的产生;应用8.2 m加长锚索,利用其自由段弹性变形,与顶板变形释放相耦合;应用9.2 m超长组合锚索,建立浅部支护与深部锚固的力学联系,结合单体顺山棚被动支护实现切眼顶板支护安全保障。研究提出了切眼梯级全锚索支护技术方案,并采用数值模拟、矿压观测等方法进行了支护效果评价,结果表明,采用梯级全锚索支护技术能够有效控制大倾角极近煤层群大跨度切眼的围岩变形,满足了11215工作面切眼的正常使用要求。

大倾角煤层设备稳定性控制技术研究与应用

基于大倾角煤层综采工作面三机设备失稳机理研究分析,建立了支架受力状态模型,提出了工作面采用俯伪斜布置方式,减小了与运输巷夹角,解决了大倾角工作面飞矸、片帮问题。实施了综采支架6项技术改造,形成大倾角煤层工作面支架-刮板输送机耦合防滑技术,优化推溜拉架工艺,实现支架防倒防滑。根据采煤机在大倾角工作面运行问题分析,实施了6项技术改进,解决了采煤机跑机问题,提高了采煤机行走速度。通过现场实践,结果表明:在采用8°俯伪斜布置方式情况下,采煤工作面可实现正倾斜开采,有效解决仰采导致的片帮、飞矸问题。在保证支架工作阻力满足顶板管理要求前提下,支架重量越轻,对维护支架稳定性越好。

注浆治理5.5 m大采高综采面破碎带技术工艺创新研究

针对上社煤炭5.5 m厚煤层一次采全高综采面揭露断层后出现不同特征的冒落空洞和片帮范围,分区域采用不同性能指标的注浆材料进行综合注浆治理,针对揭露煤层厚、采高大(≥5.5 m)、易片帮冒顶等特殊地质条件,对注浆压力等参数进行动态优化以适应大采高煤壁的特殊性,调整注浆顺序等技术参数,控制综采面灾害的延伸范围。应用结果表明,工作面煤壁完整性增强,松散煤岩体固结密实,支架顶梁快速构建了再生胶结假顶支撑层,增强了顶板再次冒落对工作面支架的破坏性冲击,为采煤机滚筒切割之后的及时移架支护作业创造安全的作业环境。该工艺推广应用前景广阔,经济效益和社会效益明显。

古辫状河心滩坝内部构型表征与建模——以大庆油田萨中密井网区为例

研究区位于大庆油田萨中开发区内,为中国目前井网密度最大的区域,井网密度可达280口/km2。以该地区P1-3小层辫状河砂体为研究对象,利用工区内丰富的井资料,通过对辫状河心滩坝砂体中落淤层进行单井识别和构型界面井间对比预测,对该地区地下辫状河储层砂体及其内部构型进行了精细解剖。完善了辫状河砂体构型6级层次划分方案,总结出辫状河砂体具有以"心滩坝顺流平缓前积、垂向多期增生体加积"为特点的构型沉积模式。以此为基础对辫状河储层中夹层(主要是落淤层)的产状和平面几何参数进行统计分析,建立了落淤层地质知识库。最终建立了研究区内基于三级构型界面的三维地质模型,为全区辫状河储层砂体解剖提供了切实可靠的地质依据。

煤层注水过程分析和煤体润湿机理研究

分析了煤层注水过程中水在煤体中的运动动力和过程 ,用界面化学理论分析了煤体表面的润湿过程 ,得出了煤体能够自行润湿的条件 ,即润湿过程的润湿功必须为正 ,同时得出了各种润湿过程的判断依据。根据上述理论分析 ,阐明了煤层注水降尘的润湿机理 。

煤层巷道冒顶机理与预警方法

顶板灾害是我国煤矿各类灾害中发生频率最高和死亡人数最多的灾害,当前绝大多数顶板灾害事故发生在巷道,尤其是受采动影响的煤层巷道。在分析巷道冒顶事故与围岩体环境之间关系基础上,将煤层巷道冒顶分为围岩主导型和应力主导型两大类型,揭示了裂隙危岩坠落、松散岩体冒落、弱黏结复合顶板垮落、大变形巷道蝶叶型冒顶等煤层巷道冒顶的机理与成因;在此基础上,提出了巷道冒顶隐患分阶段多层次的全时预警方法与机制,即设计阶段的冒顶隐患远期风险评价、巷道掘进施工阶段的随钻预估、服务周期内的长时临界预警,开发了岩层结构随钻探测仪、顶板多点位移监控器、锚杆锚索工况监测报警仪等用于长时和临界预警的仪器设备,形成的煤层巷道冒顶机理和预警方法与仪器设备将为顶板事故预报预防提供理论支撑和技术保障。

浅埋特大采高综采工作面关键层“悬臂梁”结构运动对端面漏冒的影响

通过对神东矿区大柳塔煤矿52304综采工作面7.0 m支架开采时端面漏冒的现场实测、模拟实验与理论分析,从特大采高综采工作面覆岩关键层"悬臂梁"结构运动对直接顶作用的角度,阐述了端面漏冒的发生机理,并提出了相应的控制对策。结果表明:综采工作面的端面漏冒不仅与顶板岩性、构造和裂隙发育以及支护工况有关,还与关键层破断块体的回转运动密切相关。特大采高综采工作面覆岩第1层关键层易破断进入垮落带而形成"悬臂梁"结构,不同于低采高综采工作面关键层稳定铰接的"砌体梁"结构,由于其破断块体后方无水平的侧向约束力,它将无法形成自稳的承载结构;当支架初撑力不足以平衡该"悬臂梁"破断块体及其上覆垮落带岩层的载荷时,易造成该块体发生失稳错动而切割直接顶,从而导致贯穿式的端面漏冒的发生。这是造成52304特大采高综采工作面在顶板完整、煤壁片帮并不突出的条件下,仍发生严重端面漏冒的主要原因。由此提出了以提高支架初撑力来防止关键层"悬臂梁"破断块体发生失稳错动为思路的端面漏冒控制对策,并依此确定了52304综采工作面7.0 m支架的合理初撑力为12 405 kN,现有支架的初撑力仍显不足。

综放面特殊煤层的注水降尘研究

基于淮南矿区谢桥煤矿1151(3)综放面,煤层松软、渗透性低、湿润性差的特殊条件,采用煤层注水工艺技术降尘,在注水孔布置方式及参数、注水孔封孔工艺、注水工艺等方面采取一定的技术措施.分析实测结果表明,实施该套工艺技术后,煤层水分平均增量为2.84%,采煤机司机处全尘降尘效率为72.6%,采煤机下风10 m处全尘降尘效率为65.95%,回风巷全尘降尘效率为56.8%,取得了良好的降尘效果.通过现场研究,得出该套煤层注水降尘工艺技术确实可行,解决了特殊煤层的注水降尘技术难题.

落锥法确定粉土液限和塑限的试验研究

针对部分细粒土进行了室内落锥法确定液限和塑限的试验研究,试验结果表明:对于一些细粒土在双对数坐标上圆锥下沉深度与含水率之间的关系并非线性关系,无法依据线性关系确定液、塑限;采用规程建议的3个含水率范围有时根本无法获得有效试验数据,采用规程建议的3个含水率范围确定得到粉土的液、塑限试验结果的可靠性有待商榷;采用直线段试验数据确定的液、塑限进行分类可能出现相互矛盾甚至错误的结果。进一步试验结果表明:对于黏粒含量高于13%的粉土,由于其抗剪强度以凝聚分量为主,落锥法适用,所测塑性指数能够反映其可塑性;对于部分黏粒含量低于13%的粉土及外观接近粉土的粉砂,由于其抗剪强度以颗粒间摩擦分量为主,落锥法不再适用,所测塑性指数不能反映其可塑性。

倾斜煤层冒落矸石自然充填沿空留巷技术

利用倾斜煤层采空区冒落矸石自溜的自然现象,采取临时支护手段将采空区冒落矸石阻挡在留巷巷道上帮,并采取喷浆、注浆等措施固化冒落矸石,形成以冒落矸石为主要充填材料的稳固沿空留巷充填体。经过模拟计算和实践证明:利用破碎矸石充填留巷能够确保留巷系统的稳定性;该方法适用条件为煤层顶板中等稳定、煤层倾角30～45°;必须采取柔性措施以及提前在临时支架上方堆积碎煤矸等松散材料降低冒落矸石冲击力;临时支护必须在留巷初期对巷道顶板提供足够的支撑阻力。

采场大面积压架冒顶事故防治技术研究

针对我国煤矿长壁工作面大面积压架冒顶事故时有发生,严重影响矿井安全高效生产的问题,通过案例调研、现场实测、模拟试验与理论分析,对我国采场大面积压架冒顶事故发生条件、发生机理及其防治对策进行深入系统的研究。结果表明:除坚硬顶板引起的大面积压架冒顶事故外,浅埋煤层开采、松散承压含水层下开采、特大采高开采等三类条件是我国煤矿近年来采场大面积压架冒顶事故的多(易)发条件;覆岩关键层破断结构因其上覆载荷过大而滑落失稳是造成上述三类条件下采场大面积压架冒顶的根源;根据具体开采条件下的覆岩关键层结构特征进行危险区域的预测是大面积压架冒顶灾害防治的前提,设计合理的支架工作阻力是防治压架冒顶的有效技术措施,但部分条件下单纯依靠提高支架工作阻力来防治大面积压架冒顶灾害仍难以实现,还需实施其他措施进行防范。

大断面下山煤巷围岩稳定性控制技术

为了解决寨崖底煤矿大断面煤巷下山支护困难的问题,根据自然平衡拱理论建立力学模型,从理论上分析了下山围岩的受力状况,并采用数值模拟软件FLAC3D分别对3～6 m不同巷宽和巷高条件下围岩的变形破坏规律进行研究。在此基础上,确定了大断面下山煤巷的2个受拉破坏区域为关键部位,提出了大断面下山煤巷整体稳定、关键部位重点加强的稳定性控制措施。实测结果表明,采用HRB335高强度锚杆配合17.8 mm小孔径预应力锚索的稳定性控制技术,可以使下山煤巷围岩变形量控制在120 mm以内,确保下山煤巷围岩的稳定性。

新型充填材料在特厚煤层巷道高冒区的应用

为了解决厚煤层综放开采时引起巷道高冒区危险的问题,在分析高冒区成因和危害的基础上,研发了一种新型高冒区充填材料,并结合巷道高冒区具体情况选用合适的充填工艺。现场应用结果表明:该充填材料具有轻质不燃的特性,3 d抗压强度达到1.4 MPa,膨胀率为6%～8%,通过钻孔窥视可知高冒区充填体内部致密,没有裂隙和断裂,充填体能够很好地与高冒区顶部黏结,在周期来压和采动的影响下,高冒区充填体不会发生变形和离层,该充填材料和充填工艺能够很好地解决高冒区安全问题。

大倾角工作面顶板漏冒飞矸运动轨迹分析及防护装置

随着大倾角煤层开采强度的不断加大,飞矸灾害的发生也越发的普遍。在大倾角煤层开采工作中,飞矸会以多种运动形式威胁开采工作面的人和设备。为了提高工作面系统的安全性,减少飞矸对开采工作面的操作人员和设备的威胁,对飞矸滑落的运动特征进行了研究。通过某工作面的实际工况分析,对其因顶板漏冒产生飞矸的影响因素、运动轨迹和飞矸与工作面之间相互作用进行分析,利用Roc Fall软件,建立飞矸运动模型,分析飞矸滑落运动特征并对飞矸防治位置进行预测。根据模拟试验结果,在距离工作面起点水平位置16.27 m和55.57 m附近建立防护装置。结合防护位置飞矸的瞬时速度,设计一种自动化的气动式挡矸装置。结果表明,采用Roc Fall对工作面飞矸轨迹进行模拟试验,可准确有效地分析飞矸运动状态。以SNS柔性网作为防护网,搭载于气动式挡矸装置,结合模拟数据确定回采工作面内飞矸的拦截范围,布置挡矸装置数量和位置,依据飞矸在拦截点的瞬时速度和需要防护的工作面范围,设计的光栅预警的气动挡矸装置可以有效地对飞矸进行防护。

大倾角松软特厚煤层综放开采关键技术研究

针对大倾角松软特厚煤层综放开采存在的关键技术问题,借助FLAC数值模拟软件确定支架的合理支护强度应为0.6MPa。采用PFC数值模拟方法研究优化了放煤工艺确定放煤步距为1.2m时,顶煤采出率最高;放煤顺序为工作面上端从上向下放煤利于提高支架稳定性;其它部分从下向上放煤利于提高顶煤采出率。提出运用综合技术措施解决大倾角工作面防倒、防滑难题。经现场应用,取得了良好的经济与社会效益。