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煤矿深部开采瓦斯压力计算的解析算法 被引量:39
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作者 王宏图 鲜学福 +3 位作者 尹光志 张仁松 杨吉才 唐继东 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第3期279-283,共5页
在考虑地应力和地温影响的基础上,提出了煤层瓦斯渗透率k(,θ)与平均应力和地温的关系及一维稳定流动的瓦斯渗流方程,并根据煤层在地表有无露头和通道的情况,导出了煤层瓦斯压力计算分析的解析式.现场实测和理论计算的比较分... 在考虑地应力和地温影响的基础上,提出了煤层瓦斯渗透率k(,θ)与平均应力和地温的关系及一维稳定流动的瓦斯渗流方程,并根据煤层在地表有无露头和通道的情况,导出了煤层瓦斯压力计算分析的解析式.现场实测和理论计算的比较分析表明,该算法能较准确反映实测结果,并从理论上进一步完善了煤层瓦斯压力的计算方法,对煤矿深部开采煤层瓦斯压力和含量的预测以及渗流场的分析具有重要意义. 展开更多
关键词 煤矿 深部开采 瓦斯压力 解析算法
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深部煤矿原位保压保瓦斯取芯原理与技术探索 被引量:38
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作者 高明忠 陈领 +8 位作者 凡东 杨明庆 刘程 李佳南 赵乐 田东庄 李聪 王瑞泽 谢和平 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期885-897,共13页
煤矿瓦斯灾害防治是矿井安全生产的重点和难点,其核心是煤层瓦斯含量与压力的精准测定。目前含瓦斯煤层(或煤矿)取样普遍采用开放式或球阀密闭式取芯技术,取芯效率低,且瓦斯容易损失、测量时效性差,难以保证瓦斯含量与压力数据的准确性... 煤矿瓦斯灾害防治是矿井安全生产的重点和难点,其核心是煤层瓦斯含量与压力的精准测定。目前含瓦斯煤层(或煤矿)取样普遍采用开放式或球阀密闭式取芯技术,取芯效率低,且瓦斯容易损失、测量时效性差,难以保证瓦斯含量与压力数据的准确性与有效性,不能有效评估煤层风险特征指标以指导工程实践。首先深入剖析了深部煤层原位压力内涵,阐明了原位保压保瓦斯取芯的基本目标,建议了原位瓦斯压力及含量的测定与计算方法。其次,基于牟合方盖几何原理,提出了保压保瓦斯取芯工具构想,采用多重防转的取芯结构设计和连续导管作业工艺,能够实现煤样低扰动取芯,确保所取样品瓦斯含量与原位煤层一致;设计了5种构型的自触发式保压控制器,基于自主研发的实验室保压特性试验平台开展了保压能力相关参数测试,结果表明随着保压控制器锥形角度的增加,边缘的有效支撑面增大,极限强度增加。同时,开展了连续导管抗扭特性实验,在扭矩、管长、外径一定时,连续导管扭转角随壁厚的增加逐渐变小、抗扭性能增强,岩芯受到的扰动降低。最后,研制了深部煤矿原位保压保瓦斯取芯原理样机,由煤矿坑道钻机、连续导管装备、保压保瓦斯取芯器等组成,基于仿真模拟和室内试验数据,选定了马鞍形保压控制器(保压能力最高可达100.9 MPa),CT90钢的连续导管(直径38.1 mm、壁厚3.18 mm)。基于此,形成了原位保压保瓦斯取芯作业工艺,在现场测试过程中系统整体运行平稳并取得保压样品,初步验证了原理样机设计合理、装配精密可靠。该取芯系统具备保压能力强、取芯扰动小、取芯效率高、随钻随测等作业优势,有望突破测定煤层原位瓦斯含量与压力的技术瓶颈。 展开更多
关键词 煤层瓦斯 取芯 保压 保瓦斯 连续导管 低扰动 瓦斯含量 瓦斯压力
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煤层温度和应力梯度变化对煤层瓦斯压力计算的影响 被引量:11
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作者 贺建民 王宏图 +1 位作者 鲜学福 尹光志 《重庆大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 1999年第5期95-98,共4页
针对煤层在地表有露头或出口的情况,根据煤层瓦斯渗流方程,提出了考虑煤层温度和地应力梯度变化的煤层瓦斯压力的计算方法。对某矿井煤层瓦斯的理论计算和实测结果表明:煤层温度和地应力梯度变化对煤层瓦斯压力有较大影响,对于深部... 针对煤层在地表有露头或出口的情况,根据煤层瓦斯渗流方程,提出了考虑煤层温度和地应力梯度变化的煤层瓦斯压力的计算方法。对某矿井煤层瓦斯的理论计算和实测结果表明:煤层温度和地应力梯度变化对煤层瓦斯压力有较大影响,对于深部开采煤层和高温矿井,考虑地温和地应力梯度的影响,将使所确定的煤层瓦斯压力值更准确。 展开更多
关键词 煤层瓦斯应力 渗流方程 地应力梯度 地温
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考虑微孔超压环境的煤储层含气量计算方法 被引量:9
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作者 宋金星 苏现波 +1 位作者 王乾 陈培红 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期19-25,共7页
目前在煤储层含气量的计算过程中,普遍采用测井、试井等得到的储层压力代替气相压力进行反演计算,但由于超压环境下二者不能等同,故导致这一计算结果并不准确。为此,采集山西、河南不同煤级的煤样进行了煤孔隙毛细管压力测试,结合煤层... 目前在煤储层含气量的计算过程中,普遍采用测井、试井等得到的储层压力代替气相压力进行反演计算,但由于超压环境下二者不能等同,故导致这一计算结果并不准确。为此,采集山西、河南不同煤级的煤样进行了煤孔隙毛细管压力测试,结合煤层气成藏过程和煤层生排烃史分析了煤储层微孔超压环境的形成机制,据此建立了考虑微孔超压环境的煤储层含气量计算方法,并对河南焦作中马村矿下二叠统山西组二段1号煤层的含气量进行了计算及分析。结果表明:1煤形成演化过程中不断有部分固体有机质转化为气体和水,在其孔隙内必然会出现气水两相界面,由此产生毛细管压力,致使其微孔内气相压力远高于静水柱压力,形成微孔超压赋存环境;2由于微孔超压环境的存在,致使气相压力高于储层压力,基于常规储层压力评价煤储层含气量的计算方法将导致煤储层含气量被低估;3微孔超压环境主要影响3~100 nm孔隙内煤层气含气量的计算,尤其是3~10 nm孔隙,而对于超过100 nm的孔隙则影响不大。结论认为:所建立的煤储层含气量计算方法厘清了煤层气赋存的压力环境,保证了煤储层含气量计算结果的准确性。 展开更多
关键词 煤层气 含气量 计算方法 微孔超压环境 气相压力 储层压力 毛细管压力 河南焦作中马村矿
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井下直接法测定煤层瓦斯压力数值模拟 被引量:4
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作者 赵嵘 齐黎明 +2 位作者 王伟 张凯 张旭锟 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2017年第2期9-12,共4页
为了研究煤层原始瓦斯压力、煤层渗透率和钻孔暴露时间对测压的影响,以经典渗流力学为基础建立了测压过程中瓦斯在煤层中流动的数学模型;然后通过COMSOL Multiphysics软件对测压过程进行模拟。结果表明:在一定条件下,煤层原始瓦斯压力... 为了研究煤层原始瓦斯压力、煤层渗透率和钻孔暴露时间对测压的影响,以经典渗流力学为基础建立了测压过程中瓦斯在煤层中流动的数学模型;然后通过COMSOL Multiphysics软件对测压过程进行模拟。结果表明:在一定条件下,煤层原始瓦斯压力或者渗透率越大,压降漏斗范围越大,但瓦斯压力平衡时间并不会因此而增加;在一定条件下,钻孔暴露时间越长,压降漏斗范围越大,瓦斯压力平衡时间也越长。 展开更多
关键词 煤层瓦斯压力 直接法 数学模型 数值模拟 压降漏斗 瓦斯压力平衡
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近水平顺煤层钻孔瓦斯压力测试技术研究 被引量:4
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作者 陈冬冬 张俭 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2017年第2期83-85,共3页
针对近水平顺煤层钻孔瓦斯压力测试成功率低、测值不可靠的问题,采用多孔径钻孔施工工艺,提出近水平多孔径水泥砂浆封孔煤层瓦斯压力测定技术。采用2级孔径实测了同一地质单元的2个近水平顺煤层钻孔的瓦斯压力,测得煤层瓦斯压力分别为0.... 针对近水平顺煤层钻孔瓦斯压力测试成功率低、测值不可靠的问题,采用多孔径钻孔施工工艺,提出近水平多孔径水泥砂浆封孔煤层瓦斯压力测定技术。采用2级孔径实测了同一地质单元的2个近水平顺煤层钻孔的瓦斯压力,测得煤层瓦斯压力分别为0.54 MPa和0.50 MPa,间接法计算该处煤层瓦斯压力为0.49 MPa,与实测数据一致,验证了该技术的准确性和适用性。 展开更多
关键词 近水平钻孔 多孔径 煤层瓦斯压力 测试技术 水泥砂浆封孔
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鄂尔多斯盆地煤层气实际产气压力分析 被引量:2
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作者 薛晓辉 丁安徐 +1 位作者 程伟 龚月 《中国煤层气》 2013年第1期10-13,25,共5页
煤层气临界解吸压力由煤的等温吸附实验得出,可以预测煤层气排采过程中的产气压力。结合煤层气赋存条件、等温吸附理论模型、临界解吸压力计算原理等,分析临界解吸压力实验值计算过程中的各步骤及其影响,根据已知地质资料、区域概况,总... 煤层气临界解吸压力由煤的等温吸附实验得出,可以预测煤层气排采过程中的产气压力。结合煤层气赋存条件、等温吸附理论模型、临界解吸压力计算原理等,分析临界解吸压力实验值计算过程中的各步骤及其影响,根据已知地质资料、区域概况,总结区域误差规律。分析表明,鄂尔多斯盆地延川南区块煤层气临界解吸压力实验值普遍小于实际产气压力,差值在1.48~3.11MPa之间,统计平均差值为2.36MPa;基于修正参数进行了实例分析,验证了分析结果。根据区域数据资料分析,对区块内临界解吸压力进行统计,提出修正参数,优化实验结果,为煤层气的开发及排采提供更加可靠的依据。 展开更多
关键词 鄂尔多斯盆地 煤层气 临界解吸压力 实际产气压力
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煤层注氮气置驱瓦斯过程压力场数值模拟 被引量:1
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作者 王东洋 杨宏民 陈立伟 《煤》 2016年第7期1-3,39,共4页
文章建立了煤层气体流动的渗流、扩散、多元气体吸附解吸等多物理场耦合数学模型,基于COMSOL Multiphysics有限元模拟软件和MATLAB仿真软件,模拟和分析了煤层注氮气过程中煤层气体压力场分布规律。结果表明:注气过程中煤层气体压力随时... 文章建立了煤层气体流动的渗流、扩散、多元气体吸附解吸等多物理场耦合数学模型,基于COMSOL Multiphysics有限元模拟软件和MATLAB仿真软件,模拟和分析了煤层注氮气过程中煤层气体压力场分布规律。结果表明:注气过程中煤层气体压力随时间迅速升高,煤层气体最高压力小于注气压力;煤层注气过程中,煤层压力场分布规律为:同一时刻在煤层水平面上,随距注气口距离的增大,煤层气体压力逐渐降低,同一时刻在煤层垂直平面上煤层气体压力呈现以注气轴为中心向外逐渐降低的趋势。注气后卸压过程中煤层气体压力随时间迅速降低,且模拟条件下煤层中没有形成高压残留。 展开更多
关键词 多物理耦合 煤层注氮 置驱煤层瓦斯 注气压力场 高压残留
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气水两相煤层气井井底流压预测方法 被引量:22
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作者 刘新福 綦耀光 +2 位作者 刘春花 李延祥 赵培华 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期998-1003,共6页
基于井筒流体稳定流动能量方程,建立了煤层气柱段压差和两相液柱压差的数学模型,给出了气水两相煤层气井底流压的预测方法,并分析了各排采参数间的相互关系及其对产能的影响。研究结果表明,该算法较为准确地预测了煤层气井进入稳定排采... 基于井筒流体稳定流动能量方程,建立了煤层气柱段压差和两相液柱压差的数学模型,给出了气水两相煤层气井底流压的预测方法,并分析了各排采参数间的相互关系及其对产能的影响。研究结果表明,该算法较为准确地预测了煤层气井进入稳定排采后的井底流压;井底流压是井口套压、气柱和液柱压力综合作用的结果,能充分反映产气量的渗流压力特征;该模型充分考虑了井筒中压力增量随井深增量的变化关系,在两相液柱段每等份长度不超过25m时,井底流压预测结果的相对误差可控制在5%以内;调整井底压力,可有效增大生产压差,控制排液量,利于煤层气体的解吸,从而提高产气量;产水量较大,动液面较高时,宜加大排液量,降低井底压力,而动液面较低时,宜放开套压。 展开更多
关键词 煤层气井 井底流压 煤层气柱压力 两相液柱压力 产能
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Prediction of Flowing Bottomhole Pressures for Two-Phase Coalbed Methane Wells 被引量:5
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作者 LIU Xinfu 《Acta Geologica Sinica(English Edition)》 SCIE CAS CSCD 2013年第5期1412-1420,共9页
A method is proposed to predict the flowing bottomhole pressures (FBHPs) for two-phase coalbed methane (CBM) wells. The mathematical models for both gas column pressure and two-phase fluid column pressure were dev... A method is proposed to predict the flowing bottomhole pressures (FBHPs) for two-phase coalbed methane (CBM) wells. The mathematical models for both gas column pressure and two-phase fluid column pressure were developed based on the well liquid flow equation. FBHPs during the production were predicted by considering the effect of entrained liquid on gravitational gradients. Comparison of calculated BHPs by Cullender-Smith and proposed method was also studied. The results show that the proposed algorithm gives the desired accuracy of calculating BHPs in the low- productivity and low-pressure CBM wells. FBHP is resulted from the combined action of wellhead pressure, gas column pressure and fluid column pressure. Variation of kinetic energy term, compressibility and friction factors with depth increments and liquid holdup with velocity should be considered to simulate the real BHPs adequately. BHP is a function of depth of each column segment. The small errors of less than 1.5% between the calculated and measured values are obtained with each segment within 25 m. Adjusting BHPs can effectively increase production pressure drop, which is beneficial to CBM desorption and enhances reservoir productivity. The increment of pressure drop from 5.37 MPa2 to 8.66 MPa2 leads to an increase of CBM production from 3270 m3/d to 6700 m3/d and is attributed to a decrease in BHP from 2.25 MPa to 1.33 MPa. 展开更多
关键词 coalbed methane productivity flowing bottomhole pressure gas column pressure two-phase fluid column pressure
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单相流煤层气井井底流压预测方法研究 被引量:8
11
作者 刘新福 綦耀光 +2 位作者 李延祥 刘春花 杨磊 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期876-880,896,共6页
为了准确地预测单相流煤层气井井底流压,基于流体稳定流动能量方程,建立了煤层气柱段压差和液柱段压差的数学模型.依据铁法煤田试井时地面录取的资料,预测了单相流煤层气井不同生产时间的井底流压,并将计算结果与Cullender-Smith等方法... 为了准确地预测单相流煤层气井井底流压,基于流体稳定流动能量方程,建立了煤层气柱段压差和液柱段压差的数学模型.依据铁法煤田试井时地面录取的资料,预测了单相流煤层气井不同生产时间的井底流压,并将计算结果与Cullender-Smith等方法进行对比和分析.结果表明:煤层气井底流压不仅包括气柱压差,而且包括井口套压和液柱压差,预测时要考虑煤层气偏差系数和管内摩阻随管段增量变化的影响,当井深小于1000m,沉没度小于30m,产水量小于10m3/d时,预测值与实测值间的误差较小,相对误差小于1%,具有较高的精度.井底流压充分反映流体的渗流压力特征,压力平方差由0.488MPa2调整为0.891MPa2后,产气量由3270m3/d提高到6112m3/d,降低井底流压,可有效增大生产压差,利于气体解吸,提高煤层气井产能. 展开更多
关键词 煤层气 井底流压 单相流煤层气井 气柱压差 液柱压差
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喷气正时对双燃料直喷发动机性能的影响 被引量:2
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作者 杜聪 王艳华 李煜华 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2018年第23期2704-2708,共5页
为对煤层气/柴油双燃料直喷发动机进行更系统的理论研究,运用GT-POWER软件建立某柴油机仿真模型。仿真数据与试验数据进行对比的误差在5%以内。通过该仿真模型,进行喷气正时和喷气压力与燃用不同引燃柴油量的混合燃料关系的模拟研究。... 为对煤层气/柴油双燃料直喷发动机进行更系统的理论研究,运用GT-POWER软件建立某柴油机仿真模型。仿真数据与试验数据进行对比的误差在5%以内。通过该仿真模型,进行喷气正时和喷气压力与燃用不同引燃柴油量的混合燃料关系的模拟研究。研究结果表明:引燃柴油量越大或喷气正时越小,发动机的功率越大;较小的喷气正时或较高的喷气压力能够提高发动机的热效率、降低燃料的消耗,但会导致缸内温度升高,进而增加NOx的排放。研究结果对双燃料直喷发动机喷气正时的优化有一定的指导作用。 展开更多
关键词 动力机械及工程 煤层气 双燃料发动机 GT-POWER 喷气正时 喷气压力
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