煤柱-顶板结构能量演化特征及稳定性研究

煤矿事故的发生大多是由煤柱及其上覆顶板岩层失稳破坏引起的。为了研究不同煤-岩高度比对煤柱-顶板结构变形破坏及能量演化机制的影响,对煤-岩高度比分别为1∶3、1∶2、1∶1、2∶1及3∶1的煤-岩组合体进行了单轴加载及循环加卸载试验,研究了煤-岩结构体变形与能量演化之间的变化关系,利用加卸载响应比对煤-岩组合体的稳定性进行分析,对煤-岩组合体稳定性进行定量评价。结果表明:煤-岩组合体在单轴加载及循环加卸载作用下的峰值强度均随着煤-岩高度比的增加而逐渐降低,煤-岩组合体在循环加卸载作用下的峰值强度均低于单轴加载试验中的峰值强度,煤-岩高度比越大,循环载荷作用下组合体峰值强度降低率越小;组合体输入能、弹性能和耗散能随应力增加呈非线性增加,煤-岩高度比与组合体循环载荷过程中产生的平均弹性应变、平均弹性能、平均残余应变、平均耗散能、总残余应变和加卸载响应呈正比关系,与总弹性应变、总弹性能和总耗散能呈反比关系。

激光熔丝增材制造监测与控制系统研究现状

激光熔丝增材制造作为一种定向能量沉积技术,具有很好的发展前景。文中对国内外激光熔丝增材制造监测与控制系统进行归纳概述。现阶段,国内外激光熔丝增材制造常见的监测系统包括结构光扫描系统、红外测温成像系统等,实时监测沉积层高度、熔池状态;常见的控制系统为以闭环控制策略为主的在线反馈送丝速率控制系统、在线反馈激光功率控制系统等,在线监测系统与控制系统协同作用,能够显著优化增材制造工艺、提高成形质量。介绍了包括三维超声波扫描技术、电磁振动监测技术在内的新兴激光熔丝增材制造监测技术。结合激光熔丝增材制造技术的工艺难题对下一代监测与控制系统进行展望。国内外对沉积层高度和宽度、熔池尺寸和温度等监测对象已有较为充分的研究和试验验证,但在沉积过程中,由于激光的高能量密度会造成高温度梯度,因此对沉积过程在线高精度、高质量监测与控制技术的研究变得至关重要。

大型开沟铺管机自动控制系统的研制

为了解决1KPZ-250型开沟铺管机自动控制系统中的关键问题,在分析其工作原理和基本结构的基础上,将液压驱动技术、电液调控技术、传感器技术、GPS技术、人机环境工程模块化技术等应用到机器中,提出了车体姿态、自动行走和开沟深度的自动控制方法,并总体设计了开沟铺管机的车体自动调平控制系统、自动导航控制系统和激光高程控制系统。研究结果表明,该系统的动态品质较好,当车体倾斜时能自动将其调节到水平位置;机器能够按照预定的路径实现自动导航,偏航误差控制在±10 cm以内;开沟铺管的高程误差可控制在±20 mm以内,能够满足控制系统的要求。

新型前置投球选择性分压方法及其应用

针对以往常规投球分层压裂的局限性,提出了将二次加砂或多次加砂改变为一次加砂的做法。具体做法是:将投球的时机提前到前置液中间某个时段,在正式加砂前,用低黏度的线性胶和(或)活性水替满一个井筒容积,然后适当停泵,之后再正式加砂;如果是多薄层压裂,可尝试前置液阶段多次投球;多次投球时,应设计较小的排量,并且排量应保持恒定以判断是否压新层。经现场初步应用,证明该方法适应性与针对性强,具可操作性,适合于特低渗透薄互层的高效压裂改造。该方法避免了以往常规投球压裂的盲目性和层间窜流造成的支撑剂干扰现象,在提高压开程度、控制裂缝高度、改善支撑剖面及提高压后效果等方面,具有重要的理论和实践意义。

往复式喷射沉积管坯制备中喷射高度的闭环控制

分析了往复式喷射沉积制备大壁厚管坯的工艺原理,研究了喷嘴喷射高度在线检测及闭环控制方法及技术。喷射高度控制系统包括漏包提升执行机构、沉积层厚度在线测量、基于PLC的喷嘴高度控制。提升执行机构采用伺服电机驱动的丝杠螺母机构,针对沉积层间断增长的特点,采用间断提升控制方式;研究了沉积层厚度在线测量方法,分析了收集基底形状误差对测量及控制精度的影响并提出多点测量方案。理论分析表明,采用三点测量法可消减基底形状误差的影响。对不同内径及壁厚的管坯进行了喷射实验,喷射高度累积误差低于5%,较好地满足了大壁厚管坯制备对稳定的喷射高度的要求。

多关键层跨煤组远程被保护层煤壁片帮机理及防治

煤壁片帮是制约大采高软煤综采工作面安全、高效回采的主要因素之一。基于淮南矿区A组煤、B组煤煤系地层禀赋及下保护层开采生产条件,针对潘二矿11224工作面煤壁片帮破坏特点,采用现场实测、物理模拟、理论分析、工业试验等方法,研究了多关键层结构跨煤组远程下保护层开采覆岩采动裂隙发育规律和被保护层大采高软煤综采工作面煤壁失稳力学过程,揭示了回采前已受采动影响的煤壁片帮机理并提出控制措施。结果显示:①被保护层煤壁破裂形式主要为不规则滑移体沿破裂面的滑移运动,同时伴有区域多发性及倾向蔓延性,片帮迹线观测到贯穿煤层的节理弱面;②物理模拟显示,受下保护层开采影响,远程被保护层11224工作面处于覆岩“三带”中弯曲下沉带内,并出现大量随机分布的法向节理裂隙;③薄板模型极限挠度分析显示,采高、关键层空间结构、垮落带和断裂带岩层碎胀系数是决定“三带”发育高度的主控因素,理论计算所得“三带”发育特征与物理模拟一致;④基于煤壁片帮形式和受扰动影响特征,建立被保护层煤壁单元受力简化模型,给出考虑围压作用任意形态三棱柱体剪切破坏判据;⑤三棱柱体破裂后形成滑移体,主控弱面控制滑移体的摩擦滑动,提出滑移体沿结构面摩擦滑动失稳判据;⑥提高支架阻力和护帮力、采用“棕绳+注浆”柔性支护以及工字钢辅助铺网加强支架支护,可显著提高煤壁单位稳定性。

基于ArcGIS的“登山观城”眺望景观优化控制研究——以福州福道为例

眺望景观的评价研究是城市景观规划设计的重要参考,而福道的建设与以眺望景观优化为主要内容的城市风貌导控有着直接联系。因此,在福州城市双修总体规划中"登山观城"视廊建设的思路框架下,利用Arc GIS构建以福道所在山体群为核心的城市区域三维场景模型,模拟"登山观城"的视角对周边3个观测片区的可视域及建筑空间层次展开量化评测,并根据量化评测数据提出以协调"城-景"边界为导向的研究区眺望景观建筑高度控制方法。最后利用GIS进行眺望视线控制基准模型的导控模拟,旨在为眺望景观优化控制领域的研究进行补充,为相关规划设计决策提供参考,以及为景观可视化研究提供技术支持。

中原油田深层低渗油藏薄差层压裂工艺技术

围绕如何控制缝高的技术关键,从影响薄差层压裂缝高的主要因素入手,通过优化射孔方案,优选压裂液,优化压裂设计及施工工艺,初步形成适合薄差层压裂工艺技术,为中原油田实现控水稳油,提高低渗油藏整体开发效果提供了技术支撑,应用该成果,2010年1月至2011年12月,现场施工66口井67井次,施工成功率94.0%,有效率95.5%,累增油51368.65t,平均单井日增油5.1t,累增油778.3t,大部分井仍继续有效,取得了较好的压裂效果。

海上低渗透油藏水力压裂技术适应性评价

由于海上低渗透油田比陆上油田具有更高的开发风险,合理的水力压裂改造措施对提高其经济效益起着至关重要的作用。针对南海某低渗透油田新区块建立了压裂改造图版,以评价该区油井的压裂改造技术适应性。研究结果认为:目标油田的油层组Ⅰ和Ⅱ适合采取压裂措施,推荐两层合压。油层组Ⅲ因为下部0.9 m紧邻水层,不适合采取压裂措施。若已知该区块开发需要满足的经济产量,还可以根据压裂改造图版进行选井选层。

提高油气藏纵向动用效果的投球分压技术

为提高苏里格等多薄层储层改造纵向上有效动用程度差的技术难题.利用前置投球选择性分压方法及模型,进行技术改进与图版研究.结果揭示苏里格气层投球分压裂缝延伸规律,形成投球分压的应力判别新图版,建立提高压开程度的射孔优选方案,得出快速科学分析投球效果的现场判别图版与优化方案.综合应用提高了新型投球分压技术的适应性和针对性,现场应用36井次后,施工周期缩短10～30 d,试油及改造成本仅为原来的20%～50%,为多薄层油气藏储层纵向上的高效动用提供新技术手段.

大型压裂技术在低孔低渗薄互层中应用与研究(英文)

针对沙四段低孔、特低渗储层存在层多、层薄、微裂缝发育等特点,从分析该区块压裂改造难点入手,找出了影响压裂效果的关键因素。针对性提出了压裂液体系优化、综合降滤技术、综合控缝高技术和压裂测试技术,在高89块实现了区块大型压裂改造。现场应用证明,新投产井压裂后均自喷生产,稳产期长,增产效果显著。

偏离度法确定济南夏季对流边界层高度研究

利用济南站边界层风廓线雷达(简称WPR)观测资料,对大气折射率结构常数(简称Cn^2)确定对流边界层高度(简称CBLH)的技术难点进行了研究,通过对实测Cn^2数据廓线进行求导变换突出其变量特征,提出了一种确定CBLH的方法,即e指数拟合曲线的偏离度法。结果表明:经案例分析和与实测对比,证实其判断的结果与L探空实测虚位温梯度法、湿度梯度法等的判断结果总体一致,平均值分别与后两者结果相差+10.4m、-21.8m,最小值差-70m、-120m,最大值差+50m、+80m,与后两者的相关系数分别达0.988、0.980。不同方法对比表明,31组样本中有7组的极大值法判断结果与偏离度法、虚位温梯度法存在较大差异,在CBLH判别时偏离度法总体优于极大值法。偏离度法能够将夏季CBLH确定结果的绝对误差降至近似WPR垂直分辨率水平。

大牛地气田薄储层控缝高压裂工艺技术

大牛地气田薄储层压裂井缝高失控严重,裂缝内有效支撑效率在50%以下,支撑剂利用率较低,影响裂缝导流能力和压后产量。针对此难题,文中开展了大牛地气田薄储层控缝高压裂工艺技术研究及应用。研究结果表明:通过改变排量和压裂液黏度,可以有效控制裂缝延伸。中黏、低黏压裂液在提高缝长方面具有明显优势,但低黏压裂液容易形成较窄的缝宽,前置液阶段可采用低+中黏压裂液组合,有效控制缝高,提高缝长和缝宽。开展了支撑剂组合加砂、变黏度多元组合、前置酸预处理和泵注模式优化等薄层配套压裂工艺研究,在有效控制缝高的同时,降低作业风险。研究成果在大牛地气田薄层水平井中取得显著效果,平均无阻流量为8.6×10^(4) m^(3)/d,初期平均产气量稳定在2.8×10^(4) m^(3)/d,较优化前提高了55%。

河南老区稀油压裂挖潜技术研究

随着区块采出程度的提高,河南油田压裂改造的对象由大厚层转向中低渗透薄互层,薄互层主要分布在双河油田Ⅵ-Ⅸ、下二门下层系、B304井区部分井层、王集油田、井楼八区等,总计剩余储量超过1000×104t,压裂挖潜潜力较大。薄互层压裂面临着缝高失控压窜邻近水层、供油能力有限、改造程度较低导致压裂效果差等诸多难题,针对不同的薄互层特点,研究了薄互层压裂挖潜综合技术,形成了老油田压裂改造系列特色技术,保证了河南稀油老区的压裂效果,为河南油田薄互层的措施稳产提供了有力的技术支撑。

控缝高隔挡新技术

裂缝垂向延伸的有效控制一直是薄差层改造中的难题。从地层因素及施工因素对影响缝高垂向延伸因素进行总结分析,总结各个因素的变化对裂缝延伸的影响程度。通过构建人工隔层、优化施工参数以及预先处理地层对目前控缝高技术进行了归纳分析,并针对目前隔层构建技术进行重点研究。将现有隔层构建技术归纳为传统渗透性隔层构建技术及非渗透型隔层构建技术,分析了各种隔层构建技术的特点及应用情况,包括现有隔层材料的优缺点。最后并提出一种新型胶束柔性非渗透隔层构建技术,分析胶束柔性隔挡材料的优势及技术要点,为隔层构建技术提出的新方向,并为控缝高技术的完善提供了更加丰富的理论基础。

同层补孔压裂技术在特低渗透油田的应用

坪北油田属于特低渗透油藏,砂体发育,油层厚度大,整体上储层采用笼统压裂以动用油层产能,但是笼统压裂对厚油层的改造并不充分,测井显示剩余油富集,为进一步有效挖掘剩余油,提高单井产量,提出了厚油层同层补孔压裂技术。通过分析厚油层同层补孔压裂技术的难点和主要影响因素,优化了射开程度和压裂施工参数,充分挖掘了剩余油,该技术在现场成功应用9井次,平均单井增油量提升1.5倍,增油效果显著,保证了特低渗透致密砂岩油藏高效开发。

低伤害压裂技术在薄互层气藏中的应用

苏里格气田东区与中部相比,产量更低,储层物性等特征也有一定的变化,体现在岩性变差(泥质含量升高),压力系数进一步降低,层更薄,砂泥岩薄互分布的现象更严重,物性更差,存在一定天然裂缝。上述原因导致苏里格东区压裂液返排更加困难、储层与裂缝更易伤害、裂缝支撑剖面更为复杂等压裂难点,大大影响了压裂改造效果,为此,在苏里格东区开展了低伤害羧甲基压裂液技术,同时,针对东区储层存在多薄层及天然裂缝,使得低伤害压裂技术在施工中存在压裂滤失较大、裂缝高度难以控制等问题,进行室内设计优化研究,并结合现场试验,取得较好效果。

二次加砂工艺技术在玛北百口泉组砂砾岩的应用

准噶尔盆地环玛湖凹陷西斜坡三叠系百口泉组砂砾岩储层厚度大,具有低孔、低渗特征,油层居于储层上部,局部存在水层,储层压裂改造难点是控制人工裂缝向下延伸以及支撑剂的合理铺置。所谓二次加砂技术,是在压裂过程中,完成第一级加砂后停泵,待裂缝闭合,进行第二级加砂,每级加砂都是相对独立完整的泵注过程,该技术具有下列优点:控制裂缝高度向下延伸,具有控缝高作用,二次加砂压裂后的裂缝长度大于一次加砂(同等加砂规模下);支撑剂向上充填,正好充填在油层位置,有利于油气生产;压裂缝具有支撑裂缝宽度大,填砂浓度高,导流能力强等优点,满足低渗透油藏对裂缝导流能力的要求。在二次加砂技术基础上,针对不同的储层类型,开发出三种组合压裂工艺,分别为二次加砂+分层压裂组合工艺、二次加砂+前置滑溜水组合工艺、二次加砂+控缝高组合工艺。经过多井次试验,三种工艺均获得理想压裂效果。实践证明,二次加砂及其组合技术在玛湖凹陷储层具有很好的适应性。

W30B组油藏精准压裂改造技术研究与应用

W30B组油藏为构造岩性控制的边水油藏,井网加密后采用五点法注水开发,投产压裂的主要目的为解除近井地带污染问题。在充分认识该油藏地质特征情况下,分析各种压裂工艺适应性并精准优化施工参数,形成了一整套精准压裂改造工艺技术,实现了在有效控制裂缝高度同时,最大限度提高各小层数动用程度等实际需求,提高了该区块的有效动用程度与油藏开发效益。

低渗薄互层深层油气藏多层压裂工艺技术

中原油田薄互层油气资源埋藏深、物性差、井段长、纵向上存在"两薄"特征,早期大跨度合层压裂改造效果差,需要采用多层压裂改善压裂效果;针对薄互层多层压裂选层、控缝高、管柱安全等难题,通过建立多产层流量分配模型,模拟裂缝延伸状况,确定合层压裂跨度界限为15 m,建立控缝高需要隔层厚度图版,合理利用隔层厚度控制缝高,配套研发了可取式多层压裂管柱及系列工具,大大降低卡管柱风险,2013年1月至2015年12月现场应用40口井,成功率100%,有效率95%,累增油36 117.4 t、气2 244.45×104m3,平均单井日增油6.1 t、气0.26×104m3,取得了较好的压裂效果,实现了大跨度砂泥岩薄互层油气藏的有效动用。