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基于地质–工程条件约束的可控冲击波煤层致裂行为数值分析 被引量:19
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作者 秦勇 李恒乐 +3 位作者 张永民 赵有志 赵锦程 邱爱慈 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期108-118,129,共12页
可控冲击波(CSW)岩层致裂技术作为岩层改造领域的一项变革性技术,已在煤层改造等方面取得显著应用效果,并在煤炭安全开采领域开展应用探索。然而,受实验及现场监测条件限制,前期对地质-工程因素约束下的CWS岩层致裂基本规律理解不足,制... 可控冲击波(CSW)岩层致裂技术作为岩层改造领域的一项变革性技术,已在煤层改造等方面取得显著应用效果,并在煤炭安全开采领域开展应用探索。然而,受实验及现场监测条件限制,前期对地质-工程因素约束下的CWS岩层致裂基本规律理解不足,制约了对致裂机理的探索及现场作业参数的优化。鉴于此,在阐述CSW煤层改造及其面临的工程科学问题基础上,采用基于连续介质力学的离散元方法(CDEM)开展数值模拟,以进一步揭示地应力、煤岩力学性质、冲击波加载条件约束下的CSW煤层致裂行为及其基本规律。结果显示,CSW加载条件对致裂效果的影响存在最优范围,过度加载会导致近井地带煤体崩解,煤粉产出率增加,造成煤储层伤害;同时,煤体破碎导致波阻抗及冲击波衰减速度增大,限制有效改造半径扩展;地应力增大,破裂半径、破裂度存在临界值,水平主应力差对CSW冲击裂隙形态、扩展方位及缝网连通程度存在显著影响。研究揭示,CSW煤岩致裂效果对力学性质的响应存在选择性:弹性模量与破裂半径、破裂度之间存在拐点临界值;黏聚力增大,煤岩脆性变小,致裂效果变差;抗拉强度似乎对CSW致裂效果没有明显影响。研究成果可为CSW作业煤层优选及参数优化措施提供参考。 展开更多
关键词 可控冲击波 煤层 改造效果 约束条件 数值模拟
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煤层气直井氮气泡沫压裂参数分析及产能评价 被引量:8
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作者 李恒乐 曹运兴 +5 位作者 周丹 柴学周 刘同吉 冯培文 石玢 田林 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期65-74,共10页
压裂参数是决定压裂效果、影响裂缝特征与煤层气产能的重要参数,深入认识压裂参数对产能的影响规律,对于优化压裂工艺和提高煤层气井产能至关重要。以潞安矿区45口氮气泡沫压裂井为对象,分析压裂施工曲线的类型及其对产能的影响,探讨各... 压裂参数是决定压裂效果、影响裂缝特征与煤层气产能的重要参数,深入认识压裂参数对产能的影响规律,对于优化压裂工艺和提高煤层气井产能至关重要。以潞安矿区45口氮气泡沫压裂井为对象,分析压裂施工曲线的类型及其对产能的影响,探讨各阶段压裂液用量与产能之间的关系,并对比评价氮气泡沫与水力压裂井产能的差异性。结果表明:氮气泡沫压裂施工曲线可分为稳定型、波动型、上升型和下降型4类9型,下降型和稳定型压裂曲线对应的产能要高于波动型,上升型曲线对应的产能最差;总压裂液用量以800 m^3为宜,前置液和顶替液用量分别为450 m^3和8 m^3,氮气注入量在5万m^3左右最佳,而携砂液用量越大产能越高,氮气泡沫压裂液良好的携砂、造缝、沉降支撑性能是有助于提高产能的优势所在;整体上,就潞安矿区而言,氮气泡沫压裂井的产能明显高于水力压裂井,主要体现在高产井、中高产井的比例远大于水力压裂井,约61%的氮气泡沫压裂井具有较高产能,而水力压裂井为23%。氮气泡沫压裂技术在潞安矿区展示出的可观潜力,可为国内其他具有类似储层特征矿区的煤层气开发提供技术借鉴。 展开更多
关键词 氮气泡沫 压裂参数 压裂曲线 煤层气 产能评价 潞安矿区
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循环高压电脉冲作用下煤体微裂隙发育特征及其煤岩学控制 被引量:5
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作者 李恒乐 秦勇 +2 位作者 周晓亭 张永民 陈义林 《煤田地质与勘探》 CSCD 北大核心 2021年第4期105-113,共9页
基于开放式循环高压电脉冲实验平台,针对肥煤、贫煤和无烟煤3种不同变质程度煤样,开展金属丝和含能材料2种能量加载方式下的煤样冲击致裂实验,通过光学显微镜分析循环冲击作用下煤中微裂隙发育的煤级与载荷响应特征,研究微裂隙扩展演化... 基于开放式循环高压电脉冲实验平台,针对肥煤、贫煤和无烟煤3种不同变质程度煤样,开展金属丝和含能材料2种能量加载方式下的煤样冲击致裂实验,通过光学显微镜分析循环冲击作用下煤中微裂隙发育的煤级与载荷响应特征,研究微裂隙扩展演化与显微组分之间的关系。结果发现:①增加循环冲击次数,微裂隙密度的增大趋势是非线性的,大致可划分为初期缓慢增加、中期快速增大、后期趋于稳定3个阶段,说明并非循环冲击次数越多致裂效果越好,而是存在一个最佳冲击次数。②金属丝加载方式下煤中微裂隙较含能材料加载下更为发育;整体上,肥煤的微裂隙发育程度高于贫煤,贫煤高于无烟煤,反映循环高压电脉冲在致裂效果上可能具有“双低效应”,即低变质程度煤加载低能量致裂效果可能更好。③微裂隙发育程度在显微组分之间具有差异性和侧重性,镜质组最发育,惰质组次之,壳质组最少,这是镜质组含量大(空间优势)、原位裂隙密度大(位置优势)、脆性较大(力学优势)综合作用的结果。④微裂隙在显微组分中的扩展演化轨迹可归纳为穿越显微组分、局限在显微组分内部、沿显微组分边界发育和形态呈斜列、渐进式张剪性扩展等主要特征。研究结论对进一步揭示循环高压电脉冲煤层致裂微观机制,明确工程实践目标煤层,优化作业工艺参数和提高作业效果具有重要的理论意义。 展开更多
关键词 循环冲击 电脉冲 微裂隙 显微组分 煤岩学
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具有初始孔隙的速溶咖啡冷冻干燥试验 被引量:3
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作者 王维 李强强 +3 位作者 陈国华 李恒乐 杨菁 张朔 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期347-353,共7页
为了缩短冷冻干燥时间,降低过程能耗,研究了初始非饱和物料干燥技术在速溶咖啡的冷冻干燥工艺中的应用。以速溶咖啡为溶质,制备了具有不同初始饱和度的冷冻咖啡物料样品,并进行了冷冻干燥试验。研究结果表明,相对于传统的咖啡冷冻干燥,... 为了缩短冷冻干燥时间,降低过程能耗,研究了初始非饱和物料干燥技术在速溶咖啡的冷冻干燥工艺中的应用。以速溶咖啡为溶质,制备了具有不同初始饱和度的冷冻咖啡物料样品,并进行了冷冻干燥试验。研究结果表明,相对于传统的咖啡冷冻干燥,初始非饱和咖啡物料能够显著强化冷冻干燥过程。干燥产品SEM形貌显示,初始非饱和物料的干燥产品具有疏松的球状孔隙空间,孔隙之间连通性好,有利于水蒸气的迁移。在干燥室压力11~33 Pa条件下,压力对冷冻干燥过程几乎没有影响,提高环境温度有利于缩短冷冻干燥时间,组合加热能够进一步强化冷冻干燥过程。当温度超过45℃时,饱和物料会发生崩塌,而非饱和物料则能够保持稳定的结构。饱和咖啡物料的冷冻干燥过程经历升速、恒速和降速3个阶段,非饱和物料则始终处于降速阶段。 展开更多
关键词 速溶咖啡 冷冻干燥 初始孔隙 试验
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岩层真厚度计算公式的图解分析 被引量:1
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作者 刘见宝 崔树军 +3 位作者 李冰 谢玉华 李恒乐 谷渊涛 《河南科技》 2021年第16期141-143,共3页
岩层真厚度计算是野外地质填图中制作综合地层柱状图重要的一环,也是教学的重点和难点。由于岩层真厚度的计算公式过于繁杂,学生往往死记硬背公式而不理解其所代表的地质含义,导致在野外处理实际问题时无法根据实际情况选择合适的公式... 岩层真厚度计算是野外地质填图中制作综合地层柱状图重要的一环,也是教学的重点和难点。由于岩层真厚度的计算公式过于繁杂,学生往往死记硬背公式而不理解其所代表的地质含义,导致在野外处理实际问题时无法根据实际情况选择合适的公式进行计算。本文通过空间思维,将岩层真厚度的计算公式与实际地质现象建立联系,建立起公式的三维空间图解。该方法使抽象的公式转换为了形象的图形,利于理解,便于记忆,在教学实践中取得了良好的效果。 展开更多
关键词 岩层真厚度 图解法 倾角 倾向 坡向
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郴州地区GPS可降水量精度及其变化特征 被引量:3
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作者 罗林艳 罗宇 +3 位作者 段思汝 吕冠儒 文立恒 范嘉智 《湖北农业科学》 2018年第11期14-18,共5页
利用2017年1月1日-12月31日湖南省郴州地区(永兴、宜章、桂阳、汝城和桂东)地基GPS/MET站网探测数据,基于Saastamoinen静力延迟模型和Bevis经验公式,结合地面气压和温度反演大气可降水量,并与根据高空气象探测秒数据计算所得探空可降水... 利用2017年1月1日-12月31日湖南省郴州地区(永兴、宜章、桂阳、汝城和桂东)地基GPS/MET站网探测数据,基于Saastamoinen静力延迟模型和Bevis经验公式,结合地面气压和温度反演大气可降水量,并与根据高空气象探测秒数据计算所得探空可降水量对比,讨论GPS可降水量的探测精度。在此基础上进一步讨论郴州地区GPS可降水量的时空变化特征及其与其他气象要素的关系。结果表明,郴州地区GPS反演PWV具有较高精度,较探空实测PWV平均偏低1.717 7 mm,二者均方根误差为3.258 0 mm,能够反映郴州地区大气水汽的变化;郴州地区PWV表现为夏季(6月、7月和8月)最高、冬季(12月、1月和2月)最低、春季(3月、4月和5月)和秋季(9月、10月和11月)分别逐步增加和减少的单峰型分布;受地表蒸发和局地环流的影响,郴州地区主汛期(6月)逐时平均PWV表现为双峰型分布,分别于午后16:00和零点左右达到极大值,且在较强降水发生前,PWV会出现较明显增加,其变化特征对于降水的预报有一定指示作用。 展开更多
关键词 GPS/MET 大气可降水量 探测精度 变化特征 郴州地区
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