我国煤矿井下复杂地质条件下钻探技术与装备进展 被引量：66

1

作者 姚宁平 王毅 +4 位作者 姚亚峰 宋海涛 王力 彭涛 孙新胜 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期1-7,共7页

针对我国煤矿井下碎软煤层、坚硬岩层、冲击地压地层、破碎带、水敏性地层等复杂地质条件下钻探技术需求和存在的问题,总结了碎软煤层本煤层钻进与筛管护孔、碎软煤层梳状钻孔定向钻进、复杂顶板高位钻孔定向钻进、全断面硬岩穿层钻进... 针对我国煤矿井下碎软煤层、坚硬岩层、冲击地压地层、破碎带、水敏性地层等复杂地质条件下钻探技术需求和存在的问题,总结了碎软煤层本煤层钻进与筛管护孔、碎软煤层梳状钻孔定向钻进、复杂顶板高位钻孔定向钻进、全断面硬岩穿层钻进、冲击地压卸压钻进等技术与装备方面的研究和应用情况。提出了碎软煤层双管护孔定向钻进及碎软煤层旋转定向钻进技术与装备的研究思路,有助于提升碎软煤层钻进的钻孔深度、护孔筛管直径和钻进效率等,而碎软煤层定向钻进技术与配套装备的完善也将促进碎软煤层瓦斯抽采模式的变革。防冲防突钻孔机器人的研究是煤矿井下复杂地质条件下钻探技术与装备的发展趋势,可为无人化矿井建设奠定基础;除此之外,还应着力解决好局部复杂地层对钻进的影响,更好地促进智能化钻探技术装备的进步,为煤矿安全高效生产提供保障。 展开更多

关键词 复杂地质条件 钻探技术 碎软煤层 定向钻进 钻孔机器人

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地面井煤层气含量精准测试密闭取心技术及设备 被引量：35

2

作者 孙四清 张群 +1 位作者 郑凯歌 龙威成 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2523-2530,共8页

煤层气含量是表征煤储层特征的重要参数,是煤层气资源勘探开发和煤矿瓦斯防治的重要依据。针对地面井常规取心方法获取的煤层气含量比煤储层实际气量明显偏低(碎软煤层尤其突出)的现实问题,提出了适合于碎软煤储层特征的煤层气含量精准... 煤层气含量是表征煤储层特征的重要参数,是煤层气资源勘探开发和煤矿瓦斯防治的重要依据。针对地面井常规取心方法获取的煤层气含量比煤储层实际气量明显偏低(碎软煤层尤其突出)的现实问题,提出了适合于碎软煤储层特征的煤层气含量精准测试密闭取心方法。根据煤储层特征(与油气储层相比,埋藏较浅、压力较小、温度较低、煤体强度低)和煤层气含量精准测试要求,设计并试制了适用于地面井煤层气含量测定的“三筒单动、球阀关闭、取心筒与解吸罐一体化”的密闭取心器和“前端小径钻心、后端大径钻井”的碎软煤层双径PDC密闭取心钻头。密闭取心器外筒直径120 mm,采取煤(岩)芯直径可达38 mm,密闭保压能力达10 MPa以上,适用于煤层埋深1000 m的地面井密闭取心;双径PDC密闭取心钻头减少了取心钻进过程中钻井液对煤芯的冲洗旋流作用,提高碎软煤层的煤芯采取率。利用密闭取心设备在我国的淮南潘三煤矿和淮北芦岭煤矿碎软煤层中开展了2口地面井煤层气含量测定密闭取心工程应用对比试验,共采得密闭取心煤样5组,常规取心煤样3组;8组煤层气含量测试结果表明,由密闭取心法获得的煤层气含量比常规取心法获得的煤层气含量高20.23%~40.34%,均值27.22%;研究结果表明采用密闭取心技术能够提高煤层气含量测试精度。地面井密闭取心设备研制成功及推广应用将为碎软煤层煤层气资源勘探开发、煤矿瓦斯灾害预测及治理提供更为准确的煤层气含量参数。 展开更多

关键词 地面井 煤层气含量 碎软煤层 精准测试 密闭取心

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韩城矿区碎软煤层顶板梳状孔水力压裂瓦斯抽采工程实践 被引量：27

3

作者 王建利 陈冬冬 贾秉义 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期17-21,共5页

韩城矿区碎软煤层发育,煤层透气性差,本煤层钻孔钻进困难,瓦斯抽采效果差。顶板梳状孔水力压裂技术结合了水力压裂技术和定向钻进技术二者的优势,是解决碎软低渗煤层瓦斯抽采难题的有效技术途径。在韩城矿区王峰煤矿3号煤层顶板粉砂岩... 韩城矿区碎软煤层发育,煤层透气性差,本煤层钻孔钻进困难,瓦斯抽采效果差。顶板梳状孔水力压裂技术结合了水力压裂技术和定向钻进技术二者的优势,是解决碎软低渗煤层瓦斯抽采难题的有效技术途径。在韩城矿区王峰煤矿3号煤层顶板粉砂岩中施工长钻孔并向煤层开分支,采用套管+封隔器座封的整体压裂方式进行水力压裂工程试验。钻孔总长度344 m,有效压裂长度284 m,累计注水量874.79 m3,最大泵注压力9.4 MPa。试验结束后对钻孔瓦斯抽采相关参数连续监测86 d,钻孔瓦斯抽采体积分数27%~51%,平均42.11%,钻孔瓦斯抽采纯量8.25~21.41 m3/min,平均17.02 m3/min,钻孔累计抽采瓦斯量约210万m3。与常规的穿层钻孔水力冲孔技术相比,该技术百米钻孔瓦斯抽采量提高了11.48倍,初步证明了该技术在碎软煤层瓦斯强化抽采领域的适用性。 展开更多

关键词 碎软煤层 顶板梳状孔 水力压裂 瓦斯强化抽采 韩城矿区

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碎软煤层瓦斯抽采钻孔孔壁稳定性分析 被引量：20

4

作者 刘建林 刘飞 +1 位作者 李泉新 方俊 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2018年第8期189-193,共5页

针对碎软煤层瓦斯抽采钻孔成孔率低、钻孔深度浅的问题,建立钻孔失稳的力学模型,分析了孔壁失稳的力学机理。从煤体结构、地应力、瓦斯压力和钻进工艺等方面阐述了孔壁失稳的影响因素,指出了孔壁的失稳破坏模式。建立孔壁稳定性数值模... 针对碎软煤层瓦斯抽采钻孔成孔率低、钻孔深度浅的问题,建立钻孔失稳的力学模型,分析了孔壁失稳的力学机理。从煤体结构、地应力、瓦斯压力和钻进工艺等方面阐述了孔壁失稳的影响因素,指出了孔壁的失稳破坏模式。建立孔壁稳定性数值模拟分析模型,采用HoekBrown准则对碎软煤层的力学参数进行估算,计算分析了钻孔孔壁周围的应力场和位移场,结果表明:碎软煤层钻孔承载力差,孔壁的破坏模式以剪切破坏为主,在孔底形成高应力递增区,容易诱发喷孔;处于破碎区的煤体首先向临空面方向产生位移,其上部位移量最大为4.3 mm,孔底位移量最大为3.1 mm。 展开更多

关键词 碎软煤层 孔壁稳定性 失稳 GSI 数值模拟 瓦斯抽采钻孔

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煤矿井下长钻孔分段水力压裂技术研究进展及发展趋势 被引量：15

5

作者 孙四清 李文博 +10 位作者 张俭 陈冬冬 赵继展 郑凯歌 龙威成 王晨阳 贾秉义 杜天林 刘乐 杨欢 戴楠 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1-15,共15页

“十三五”以来,围绕“我国煤矿井下煤层区域增透瓦斯高效抽采和坚硬顶板岩层弱化区域治理”两大难题,将定向长钻孔与分段压裂技术结合,通过技术攻关与装备研发及工程试验,在煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂技术和装备研发及工程示范应... “十三五”以来,围绕“我国煤矿井下煤层区域增透瓦斯高效抽采和坚硬顶板岩层弱化区域治理”两大难题,将定向长钻孔与分段压裂技术结合,通过技术攻关与装备研发及工程试验,在煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂技术和装备研发及工程示范应用等方面均取得了明显进展。主要表现在如下4个方面:(1)开发了适合于煤矿井下煤岩层裸眼定向长钻孔不动管柱和动管柱两种分段水力压裂工艺技术与工具,不动管柱分段压裂工程应用钻孔长度突破了500 m,单孔压裂实现了5段;动管柱分段压裂钻孔长度工程应用突破了800 m,单孔压裂实现了17段。(2)研发了煤矿井下低压端加砂压裂泵组和高压端加砂压裂装置,低压端加砂泵组压力达到了70 MPa,排量达到90 m^(3)/h,携砂比达到20%;高压端加砂压裂装备耐压能力达到55 MPa,一次连续加砂压裂的砂量达到750 kg;低压端和高压端加砂装备均在现场进行了工程应用,应用结果表明装备均具有较好携砂压裂能力。(3)建立了碎软煤层围岩分段压裂和硬煤顺层钻孔分段压裂区域增透瓦斯高效抽采技术模式,前者在山西阳泉矿区和陕西韩城矿区应用钻孔瓦斯抽采纯量均值分别达到了2811 m^(3)/d和1559 m^(3)/d,后者在陕西彬长矿区应用钻孔瓦斯抽采纯量达到了2491 m^(3)/d。(4)探索出了坚硬顶板强矿压煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂主动超前区域弱化治理的新模式,工程应用钻孔长度突破了800 m,坚硬顶板分段水力压裂治理后,顶板来压步距、动载系数和最高压力值较未压裂区分别下降了18.9%~70.6%,5.8%~7.9%,13.7%~19.4%,有效治理了工作面坚硬顶板引起的强矿压灾害。随着煤矿井下分段水力压裂技术改进和煤矿智能开采发展的实际需要,提出了煤矿井下大排量高压力智能压裂泵组、井下长钻孔裸眼分段压裂智能工具等装备和煤矿井−地联合分段水力压� 展开更多

关键词 定向长钻孔 分段水力压裂 碎软煤层 瓦斯抽采 坚硬顶板 区域增透 区域弱化 煤矿井下

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碎软煤层顶板梳状长钻孔水力压裂区域瓦斯高效抽采模式 被引量：13

6

作者 陈冬冬 王建利 +1 位作者 贾秉义 席杰 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期29-36,共8页

瓦斯区域超前治理是实现煤矿安全、高效及智能化开采的重要保障,针对碎软煤层区域瓦斯高效抽采难题,以陕西韩城矿区3号煤层为研究对象,提出井下煤层顶板梳状长钻孔水力压裂区域瓦斯抽采模式。采用理论分析、数值模拟和现场试验等多手段... 瓦斯区域超前治理是实现煤矿安全、高效及智能化开采的重要保障,针对碎软煤层区域瓦斯高效抽采难题,以陕西韩城矿区3号煤层为研究对象,提出井下煤层顶板梳状长钻孔水力压裂区域瓦斯抽采模式。采用理论分析、数值模拟和现场试验等多手段相结合的方法,验证模式适用性,阐明紧邻煤层顶板梳状钻孔压裂裂缝延展规律、抽采机理和压裂曲线特征,进而建立适用于500 m孔深的集地质条件动态分析、分段水力压裂、封隔器遇阻解卡和压裂范围连续探查于一体的顶板梳状长钻孔裸眼分段水力压裂关键技术体系,实现煤层顶板梳状钻孔主孔轨迹距离煤层5 m左右、多段均匀压裂、压裂范围全孔监测和孔内事故高效处理。以此为基础,在韩城桑树坪二号井开展2孔次的工程实践:压裂主孔深度588 m、距3号煤层2 m左右,单孔压裂6段,压裂范围探查深度381 m、压裂影响半径20 m以上;压裂后,钻孔抽采瓦斯平均体积分数40%以上、瓦斯抽采量1 m3/min以上,抽采效果是常规钻孔的4倍,120 d瓦斯抽采有效半径可达9 m,实现了碎软煤层瓦斯区域高效抽采。并提出了适用于碎软煤层大区域瓦斯抽采以及高瓦斯压力碎软强突煤层远程区域抽采卸压等规模化应用技术思路。 展开更多

关键词 区域瓦斯超前抽采技术 水力压裂 顶板梳状长钻孔 碎软煤层 煤层增透

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空气螺杆钻具在碎软煤层定向钻进中的应用分析 被引量：15

7

作者 刘飞 方俊 +1 位作者 褚志伟 杨伟锋 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2019年第8期129-132,共4页

空气螺杆钻具作为关键的欠平衡钻井工具在油气钻井中得到广泛应用。针对煤矿井下碎软煤层高效成孔的钻进难题,提出引入空气螺杆钻具破解碎软煤层定向钻孔施工难题。结合贵州省青龙煤矿实际生产需要,采用空气螺杆钻具施工完成7个主孔、2... 空气螺杆钻具作为关键的欠平衡钻井工具在油气钻井中得到广泛应用。针对煤矿井下碎软煤层高效成孔的钻进难题,提出引入空气螺杆钻具破解碎软煤层定向钻孔施工难题。结合贵州省青龙煤矿实际生产需要,采用空气螺杆钻具施工完成7个主孔、2个主分支孔,孔深300m以上,钻孔成孔率达到89%,累计进尺3929m,钻孔轨迹可控、煤层钻遇率高、钻进速度快、排渣效率高、孔口除尘效果好,单孔最大瓦斯抽采纯量为2.5m^3/min、浓度达到67.5%,单孔最大瓦斯抽采量达到3500m^3/d,取得了良好效果。研究结果可为煤矿碎软煤层瓦斯抽采与治理提供借鉴。 展开更多

关键词 空气螺杆钻具 碎软煤层 定向钻进 瓦斯抽采

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碎软煤层空气复合定向钻进工艺技术 被引量：15

8

作者 刘飞 梁道富 +1 位作者 刘建林 杨冬冬 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第7期116-119,共4页

针对碎软煤层钻孔施工存在的钻孔深度浅、成孔率低、瓦斯抽采效果差等问题,提出了基于空气螺杆马达施工的空气复合定向钻进工艺技术。从钻速、钻压和供风量等方面分析了空气复合定向钻进工艺参数对钻孔施工的影响。在贵州青龙煤矿开展... 针对碎软煤层钻孔施工存在的钻孔深度浅、成孔率低、瓦斯抽采效果差等问题,提出了基于空气螺杆马达施工的空气复合定向钻进工艺技术。从钻速、钻压和供风量等方面分析了空气复合定向钻进工艺参数对钻孔施工的影响。在贵州青龙煤矿开展现场试验,在16~#碎软煤层中共完成12个主孔、4个主分支孔施工,200 m以上钻孔成孔率达到94%,300 m以上钻孔成孔率达到75%,最大孔深406 m,并取得了显著的瓦斯抽采效果。 展开更多

关键词 碎软煤层 空气螺杆马达 定向钻进 钻进装备 瓦斯抽采

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水力化增透技术在碎软煤层瓦斯抽采中的应用研究 被引量：14

9

作者 王正帅 《煤炭工程》 北大核心 2021年第2期85-89,共5页

为了解决新疆地区碎软突出煤层透气性差、瓦斯抽采难度大的问题,将多种水力化增透措施应用于碎软突出煤层瓦斯抽采中。通过在新疆艾维尔沟矿区4号煤层开展了高压水力割缝和水力压裂试验,并从抽采浓度、纯流量、衰减及工期等方面做了比... 为了解决新疆地区碎软突出煤层透气性差、瓦斯抽采难度大的问题,将多种水力化增透措施应用于碎软突出煤层瓦斯抽采中。通过在新疆艾维尔沟矿区4号煤层开展了高压水力割缝和水力压裂试验,并从抽采浓度、纯流量、衰减及工期等方面做了比较分析。研究表明:水力割缝和水力压裂后抽采浓度和抽采纯流量均呈现出先升高、后衰减、最后平稳的形态;单孔平均浓度与普通密集抽采孔相比分别提高了7.7和5.7倍,单孔平均纯流量分别提高了3.4和2.1倍;返排期后,抽采纯流量呈指数函数规律快速衰减,且前者明显比后者衰减快。采取水力化增透措施后,钻孔工程量大幅减少、总工期大幅缩短。 展开更多

关键词 水力化增透 碎软煤层 瓦斯抽采 高压水力割缝 水力压裂

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碎软煤层空气泡沫复合定向钻进技术应用研究 被引量：11

10

作者 刘建林 方俊 +1 位作者 褚志伟 杨伟锋 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期278-285,共8页

针对碎软煤层空气定向钻进存在空气螺杆马达降温润滑,煤尘降尘处理和孔内煤层出水处置技术需求,在分析钻渣运移特性的基础上,通过集成稳定高效发泡、"机械+泡沫"复合排渣和"空气+泡沫"复合钻进等关键技术,配套定向... 针对碎软煤层空气定向钻进存在空气螺杆马达降温润滑,煤尘降尘处理和孔内煤层出水处置技术需求,在分析钻渣运移特性的基础上,通过集成稳定高效发泡、"机械+泡沫"复合排渣和"空气+泡沫"复合钻进等关键技术,配套定向钻机、泡沫发生灌注系统、空气螺杆马达、异形钻杆和随钻测量系统等关键装备,开发了碎软煤层空气泡沫复合定向钻进技术。在安徽省宿州市某矿开展了应用试验,在出水碎软煤层中顺利施工了主孔深度232m顺煤层定向钻孔,与应用空气定向钻进技术施工的2个钻孔相比,成孔深度分别提高了97%和105%,显著提高了顺煤层定向钻孔成孔深度,增强了碎软煤层瓦斯抽采效果,同时达到了降温润滑空气螺杆马达,降低孔口返出煤尘目的,可为碎软煤层定向钻孔施工提供一种新的技术途径。 展开更多

关键词 碎软煤层 泡沫 空气 排渣 复合钻进 定向钻进

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碎软煤层井下长距离定点密闭取心技术研究 被引量：10

11

作者 龙威成 孙四清 陈建 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期93-98,共6页

随着矿井采掘、钻探等技术的快速发展和矿井提能增效的需求日增,区域超前探测煤层瓦斯含量的需求越来越迫切。近年来研发的井下长钻孔高压水密闭取心瓦斯含量测定技术已应用于中硬煤层矿区,效果显著,但在碎软煤层中应用存在局限性。针... 随着矿井采掘、钻探等技术的快速发展和矿井提能增效的需求日增,区域超前探测煤层瓦斯含量的需求越来越迫切。近年来研发的井下长钻孔高压水密闭取心瓦斯含量测定技术已应用于中硬煤层矿区,效果显著,但在碎软煤层中应用存在局限性。针对采用现有定向钻孔高压水密闭取心技术进行碎软煤层取心时,存在煤心易冲散、孔壁易坍塌、喷孔、取心率低、安全风险大的问题,并结合矿井钻取含原始水分煤样的需求,提出采用“气体取心钻进+气体输送封堵球+高压水与气体联合密闭煤心”的双循环介质碎软煤层井下长距离定点密闭取心技术工艺,研发了基于井下压风取样钻进的长距离干式密闭取心系统,以压风代替压水用于钻孔排渣、取心钻头冷却和封堵球输送;以风和水两种介质组合打压驱动密闭取心装置在孔内关闭。选取淮南矿区某矿同一区域的主采煤层进行试验,碎软煤层井下长距离定点密闭取心瓦斯含量测值为6.65~7.82 m^(3)/t,常规取心瓦斯含量测值为5.11~6.45 m^(3)/t。工程试验表明,碎软煤层井下长距离定点密闭取心技术为碎软煤层井下长距离测定瓦斯含量提供了一种新途径,实现碎软煤层井下精准定点、长距离瓦斯含量精确测定,可解决碎软煤层井下大区域探测瓦斯赋存信息需求,保障矿井安全高效生产。 展开更多

关键词 密闭取心 定点取心 碎软煤层 瓦斯含量 压风钻进

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基于梳状定向钻孔的碎软煤层瓦斯含量测定取样技术 被引量：7

12

作者 柴建禄 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2022年第6期96-100,107,共6页

针对碎软煤层瓦斯含量测定取样时存在的取样深度浅、取样位置不可精准测控、瓦斯气体损失量大等不足,提出了基于梳状定向钻孔的碎软薄煤层瓦斯含量测定取样方法,介绍了其技术原理、工艺流程和技术优势,研究选配了矿用密闭取心装置、定... 针对碎软煤层瓦斯含量测定取样时存在的取样深度浅、取样位置不可精准测控、瓦斯气体损失量大等不足,提出了基于梳状定向钻孔的碎软薄煤层瓦斯含量测定取样方法,介绍了其技术原理、工艺流程和技术优势,研究选配了矿用密闭取心装置、定向钻机、泥浆泵车等钻进与取样装备,开发了主孔双动力复合排渣定向钻进、探查分支孔随钻煤层探查、取样分支孔密闭取心等关键技术。在祁东煤矿94采区碎软煤层开展了现场试验,完成梳状定向钻孔2个,进行密闭取心3次,取样成功率67%,最大取样深度达484 m,查明了目标煤层赋存情况和瓦斯含量。 展开更多

关键词 碎软煤层 梳状定向钻孔 瓦斯含量 密闭取心 煤层探查

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煤层瓦斯含量测定技术及装备研究进展 被引量：1

13

作者 孙四清 杨帆 +1 位作者 郑玉岐 张庆利 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期164-176,共13页

瓦斯含量是煤与瓦斯突出危险预测、煤层瓦斯资源量估算、矿井瓦斯治理工程设计的重要参数。围绕如何在大区域准确快速测定煤层瓦斯含量,依托国家科技重大专项、国家自然科学基金和煤炭企业联合基金等项目科技攻关,在取样、测试方面取得... 瓦斯含量是煤与瓦斯突出危险预测、煤层瓦斯资源量估算、矿井瓦斯治理工程设计的重要参数。围绕如何在大区域准确快速测定煤层瓦斯含量,依托国家科技重大专项、国家自然科学基金和煤炭企业联合基金等项目科技攻关,在取样、测试方面取得了一定进展。主要表现在如下4个方面:①煤层瓦斯含量测定取样经历了孔口接样、岩心管定点取样、压力引射定点取样和密闭取样4个阶段,密闭取样装备保压能力达到11.5 MPa,煤心直径达到38 mm;②针对不同煤层地质条件,发展形成了顺煤层定向长钻孔密闭取样、底板穿层钻孔密闭取样和顶(底)板梳状定向长钻孔密闭取样3种取样技术;③在河南焦作和山西晋城矿区硬煤层中,顺层定向长钻孔取样深度达到516 m,密闭取样法测得煤层瓦斯含量较常规取样法分别平均提高了0.44倍和1.04倍。在安徽淮南矿区碎软煤层中,穿层钻孔密闭取样深度达到209 m,测得煤层瓦斯含量较常规取样法平均提高了0.26倍;在安徽淮北矿区碎软煤层中,顶(底)板梳状钻孔密闭取样深度达到484 m,测得煤层瓦斯含量较常规取样法平均提高了0.19倍,密闭取样法在煤层瓦斯含量测定精度、探测范围上优于常规取样法;④在瓦斯含量测试方面,除了传统解吸法测试,发展了系列煤矿井下瓦斯含量快速测试装备,可实现最快30 min内测得煤层瓦斯含量,一般用于百米孔内的瓦斯含量测试。提出了煤层瓦斯含量测定密闭取样装备需向小型化、轻量化的方向发展,并能实现随钻密闭取样。在测试上,应根据实际情况确定合理的解吸终止限,并将测试装备和密闭取样装备进一步结合,以实现深孔瓦斯含量快速准确测定。密闭取样技术已成为煤层瓦斯含量大区域精准勘查、预测的主要手段,是煤炭安全高效开采的重要技术保障。 展开更多

关键词 煤层瓦斯含量 定点取样 密闭取样 碎软煤层 硬煤

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煤矿井下碎软煤层定向钻进技术及应用 被引量：8

14

作者 袁晨瀚 张壮路 袁晨鑫 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2021年第6期45-48,共4页

基于气动螺杆马达定向钻进技术及装备,根据青龙煤矿实际情况,对21601工作面钻场钻孔布置方案进行了设计,探讨了顺层定向长钻孔施工特点,现场试验结果表明,定向钻孔深度300 m以上的超过75%,最大深度达406 m,瓦斯抽采纯量是常规钻孔的10... 基于气动螺杆马达定向钻进技术及装备,根据青龙煤矿实际情况,对21601工作面钻场钻孔布置方案进行了设计,探讨了顺层定向长钻孔施工特点,现场试验结果表明,定向钻孔深度300 m以上的超过75%,最大深度达406 m,瓦斯抽采纯量是常规钻孔的10倍以上。收集整理了2014—2018年钻孔工程量、瓦斯抽采量、抽采率、瓦斯治理井巷工程量、甲烷超限次数、回采煤量、瓦斯利用量和瓦斯发电量等相关数据,利用软件Excel绘制参数变量随时间变化的柱状图,对比分析了常规钻孔和定向钻孔的瓦斯抽采效果,结果表明,定向钻孔抽采效率远优于常规钻孔,更能满足煤矿井下的实际需求。 展开更多

关键词 碎软煤层 气动螺杆马达定向钻进技术 定向钻孔 常规钻孔 瓦斯抽采

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复杂工况下顺煤层空气定向钻进应用研究 被引量：3

15

作者 曹小军 《钻探工程》 2023年第2期150-154,共5页

碎软煤层在我国煤炭资源中占比大,一般顺煤层钻孔成孔性差、成孔深度浅,而以空气作为冲洗介质的定向钻进工艺是解决碎软突出煤层钻进问题的有效方法。部分矿区受复杂工况影响,致使冲洗介质产生大量凝结水造成碎软煤层顺煤层空气定向钻... 碎软煤层在我国煤炭资源中占比大,一般顺煤层钻孔成孔性差、成孔深度浅,而以空气作为冲洗介质的定向钻进工艺是解决碎软突出煤层钻进问题的有效方法。部分矿区受复杂工况影响,致使冲洗介质产生大量凝结水造成碎软煤层顺煤层空气定向钻进效率极低、甚至难以钻进的情况。因此,本文从井下碎软煤层空气定向钻进技术出发,对复杂工况下空气冲洗介质中凝结水形成机制以及空气钻进中凝结水对定向钻进作业的影响进行分析与研究,并通过改进冲洗介质管道装置解决了这一复杂工况下产生的钻进低效问题。该研究成果在西南某矿得以验证和应用,在使用改进工艺时空气螺杆马达在软煤顺层定向钻进的单班最大进尺达到51 m、单孔钻进最大平均速度达到34.5 m/班次,为相似工况下顺煤层钻孔施工提供了范例,对复杂工况下碎软煤层钻孔成孔研究有重要推进意义。 展开更多

关键词 碎软煤层 顺煤层钻孔 空气定向钻进 冲洗介质 钻进效率

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碎软煤层顶板岩层水平井大尺寸穿层压裂物理模拟试验研究 被引量：7

16

作者 巫修平 《煤矿安全》 北大核心 2017年第11期5-8,共4页

基于煤层顶板岩层水平井分段压裂开发煤层气的技术设想,通过构建表征煤层顶板水平井压裂相似物理模型,开展了多组围岩条件下的大尺寸真三轴压裂物理模拟试验,研究顶板水平井裂缝的扩展特征,并着重对裂缝垂向扩展穿层进入煤层的可能性进... 基于煤层顶板岩层水平井分段压裂开发煤层气的技术设想,通过构建表征煤层顶板水平井压裂相似物理模型,开展了多组围岩条件下的大尺寸真三轴压裂物理模拟试验,研究顶板水平井裂缝的扩展特征,并着重对裂缝垂向扩展穿层进入煤层的可能性进行研究,试验结果显示置于煤层顶板岩石中的水平井,在布置合理的与煤层顶界的垂距和一定的施工排量条件下,裂缝均能向下穿层扩展沟通煤层,这为煤层顶板岩层水平井分段压裂开发煤层气技术的可行性提供了试验佐证,并对煤层顶板水平井层位的优选具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 碎软煤层 顶板岩层 水平井 分段水力压裂 物理模拟 煤层气开发

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碎软煤层气动定向钻进影响因素研究与应用 被引量：3

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作者 马丁 王毅 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第3期79-84,共6页

针对碎软煤层中存在的钻进困难、事故频发、成孔深度浅、难以满足瓦斯治理要求等问题,开展了气动定向钻进在碎软煤层中的影响机制及应用效果研究。借助气固两相流、达西定律等相关理论,划分了气动定向钻进煤渣运移过程中的压力损失类型... 针对碎软煤层中存在的钻进困难、事故频发、成孔深度浅、难以满足瓦斯治理要求等问题,开展了气动定向钻进在碎软煤层中的影响机制及应用效果研究。借助气固两相流、达西定律等相关理论,划分了气动定向钻进煤渣运移过程中的压力损失类型,建立了碎软煤层气动定向钻进风压、风量的计算公式。分析了风压、风量的影响因素及其作用,编绘了地质参数、钻孔设计参数和钻进工艺参数在典型条件下的风压、风量关系图版。山西某矿气动定向钻进技术现场应用表明,利用本文方法计算的风压、风量结果与实际吻合程度高;采用图表法分析了理论风压、风量与实测风压及风量的误差,获得了各因素对风压和风量的影响权重,发现粒径和倾角是风压和风量的主要影响因素,密度和孔深对风压和风量影响较小。 展开更多

关键词 碎软煤层 气动定向钻进 地质 风压 风量

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碎软煤层夹矸间接压裂开发煤层气技术研究 被引量：5

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作者 李雪娇 陈帅 +2 位作者 甄怀宾 赵海峰 李鹏钺 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2022年第5期69-74,共6页

目前间接压裂技术已成为低渗碎软煤层高效开发技术。文章以大宁—吉县区块5号煤层为研究对象,提出利用夹矸间接压裂技术提高煤层气开发效果,通过开展煤层夹矸可压性评价、水力压裂数值模拟、现场试验等研究,建立了低渗碎软煤层夹矸水平... 目前间接压裂技术已成为低渗碎软煤层高效开发技术。文章以大宁—吉县区块5号煤层为研究对象,提出利用夹矸间接压裂技术提高煤层气开发效果,通过开展煤层夹矸可压性评价、水力压裂数值模拟、现场试验等研究,建立了低渗碎软煤层夹矸水平井分段压裂的工艺流程,揭示了该技术下水力裂缝的扩展规律。研究结果表明:与煤分层相比,夹矸的脆性和可浸泡性较好,可压性更高;在夹矸中进行压裂能够沟通上下部煤层,大幅降低施工压力与裂缝延伸压力,减少煤粉产出,裂缝延伸好,增产效果显著。射孔点距夹矸顶面0.5 m时,对夹矸上下煤层改造效果最优;夹矸煤层最小主应力差异系数为1.1时,水力裂缝在夹矸段少量扩展后,迅速向夹矸与煤层间的弱面延伸,进而撕裂夹矸上下部煤层,建立渗流通道。研究成果为低渗碎软煤层气开发提供了新的技术思路,同时可为射孔段优选以及压裂设计提供参考。 展开更多

关键词 碎软煤层 煤层夹矸 间接压裂 煤层气 数值模拟

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碎软煤层空气定向钻进煤粉运移规律数值模拟研究 被引量：5

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作者 聂超 王毅 姚亚峰 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2022年第3期175-180,共6页

为研究粒径和风量对煤粉在钻杆与孔壁环空内沉积、运移和分布规律的的影响,以碎软煤层空气定向钻进成孔为背景,利用欧拉-欧拉模型,对压缩空气输送煤粉颗粒形成的气固两相流进行数值模拟。结果表明:风量越大,颗粒粒径越小,煤粉的沉积程... 为研究粒径和风量对煤粉在钻杆与孔壁环空内沉积、运移和分布规律的的影响,以碎软煤层空气定向钻进成孔为背景,利用欧拉-欧拉模型,对压缩空气输送煤粉颗粒形成的气固两相流进行数值模拟。结果表明:风量越大,颗粒粒径越小,煤粉的沉积程度越小,对煤粉的输送能力越强,相应的孔底压强越大;在同一风量下,小粒径煤粉主要呈现螺旋线翻滚向孔口输送,大颗粒煤粉则主要位于中下部沿特定轨迹向孔口移动。 展开更多

关键词 碎软煤层 空气定向钻进 煤粉沉积程度 风量 煤粉粒径

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基于压气控尘-环缝引射技术的钻孔干式除尘装置研究 被引量：6

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作者 龚小兵 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2021年第8期95-101,共7页

针对目前煤矿井下碎软煤层瓦斯抽采钻孔采用空气复合定向钻进技术存在控尘及除尘难的问题,提出了1种孔口压气控尘、环缝引射干式除尘的新技术,并采用试验、数值模拟等方法对钻孔压气控尘结构和参数、除尘器动力部件及分级除尘技术进行... 针对目前煤矿井下碎软煤层瓦斯抽采钻孔采用空气复合定向钻进技术存在控尘及除尘难的问题,提出了1种孔口压气控尘、环缝引射干式除尘的新技术,并采用试验、数值模拟等方法对钻孔压气控尘结构和参数、除尘器动力部件及分级除尘技术进行研究。研究结果表明:当钻孔排渣压力为0.3 MPa,控尘压力为0.5 MPa时,控尘效率达99.61%;旋风除尘装置的过效率达到了92.9%以上,阻力≤620 Pa;布袋除尘器过滤风速在1.1 m/s时,除尘效率达99.95%;现场应用效果表明,在碎软煤层定向钻孔施工过程中,周围1 m内的粉尘降尘达99.3%以上。 展开更多

关键词 碎软煤层 定向钻孔 环缝引射 控尘 除尘 粉尘浓度

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