大宁—吉县地区5号煤层现今地应力预测及其对煤层气开发的影响

现今地应力场对煤储层渗透率具有极其重要的控制作用。我国鄂东大宁-吉县地区煤层气资源丰富,然而该区现今地应力研究程度较低,不利于该地区煤层气的高效开发。为查明大宁-吉县地区主采煤层现今地应力场特征,本次研究利用三维有限元数值模拟方法对下二叠统山西组5# 煤层现今地应力分布进行预测。结果表明,5# 煤层现今地应力表现为正断型应力机制。鄂东大宁-吉县5# 煤层最大水平主应力在15.4～21.6 MPa之间,最小水平主应力在9.8～14.4 MPa之间,构造变形的复杂性会对地应力分布产生影响。现今地应力控制压裂裂缝扩展,研究区现今地应力状态下的压裂裂缝沿着NNW-SSE方向垂直扩展。研究区5# 煤层应力差大部分小于6 MPa,具备形成复杂裂缝网络的地应力基础。煤层渗透率随有效地应力的增大呈指数减小,有效地应力越大,煤储层的渗透性越差。研究区东南部远离断层,又是应力降低区域,煤层气易在此地发生聚集,形成煤层气储藏的丰富区。研究成果可为研究区煤层气效益开发提供地质基础与科学指导。     

煤层气洞穴完井顶板塌落数值模拟研究

针对我国主要煤层气产区的煤层埋深、煤层厚度、煤层及顶板岩石力学特性,对不同埋深和煤层厚度条件下的裸眼洞穴使用有限差分方法进行了数值模拟.计算结果表明,造成洞穴顶板塌落的主要力学因素是垂直地应力与水平地应力之差,可由侧压系数来描述;顶板破坏形式为洞周剪切破坏;煤层厚度对其影响较小.     

黔西地应力场特征及构造成因

采用水压致裂测量地应力方法,测得了黔西地区36层煤的地应力分布。研究结果表明:黔西六盘水煤田和织纳煤田分别属于中高地应力值区域和中地应力区域,构造应力占绝对优势,最大水平主应力方向近SE—NW方向为主;主应力均随煤层埋深增大而增高,地应力场分别在600,750和1 000 m左右发生转变,为大地动力场型—准静水压力场—大地静力场型—准静水压力场。受印度板块向北碰撞欧亚大陆的影响,研究区处于挤压的区域高地应力背景之下,盖层构造受"X型"交叉断裂控制形成的菱形构造和三角形构造等次级断块,产生不同的块内应力组合形式,形成现今地应力场的区域差异分布状态。     

深部采场无底柱深孔后退式开采围岩力学响应特征

 运用Surpac 和FLAC^3D组合建模技术建立深部矿区三维数值分析模型,基于多元线性回归分析方法模拟反演出深部区域现存地应力场,采用模型重构方法获取了采场及周边的局部地应力分布规律.研究某采场利用无底柱深孔后退式采矿方法开采的围岩力学响应特征,结果表明:1)采场围岩的最大拉应力为0.40 MPa,最大水平位移为28.2 mm,出现在采场 Y 向中轴线附近南帮位置,最大垂直位移为27.43 mm,出现在 Y 向中轴线附近顶板位置,采场围岩发生了一定范围的塑性破坏;2)采场 Y 向中轴线附近位置顶板位移较大,应加强地压监测;采场东头由于受到爆破积累损伤的影响,在对东头侧向崩矿时,要适当调整孔网参数;采场南帮临近区域要增加预裂孔、减小单孔装药量及每段起爆药量,防止爆破超挖矿柱,影响整个盘区的稳定.     

天府三汇一矿地应力场三维有限元分析及其分布特征

重庆天府三汇一矿位于华蓥山帚状褶皱带的收敛端,属地应力相对集中地带,矿区的煤与瓦斯突出不但发生的次数多,突出强度也大,且正在开采的煤层均属突出煤层,对该区域原始应力场的三维分布规律研究可为矿井生产设计及煤与瓦斯突出危险性区域预测提供参考依据。在收集三汇一矿地质资料的基础上,建立起三维有限元计算模型,利用ANSYS大型通用有限元软件采用弹塑性有限元法对该矿初始地应力场进行数值模拟。根据模拟结果,分析了三汇一矿地应力场的三维分布特征,并对K煤层的地应力分布进行了分析。     

地震反演技术在煤层顶板工程地质分区中的应用——以巨野煤田龙固井田为例

由于煤矿开采条件的复杂度增加,钻井、测井等原始资料匮乏,那些利用原始资料获取信息研究煤层顶板工程地质分区的方法出现了很大的局限性.为了准确、详细地研究原始资料不充足井田的煤层顶板工程地质特征及其分布,在综合钻探、测井等资料的基础上,提出以波阻抗反演技术为辅助手段,应用于巨野煤田龙固井田3煤层顶板,详细研究了煤层顶板岩性分布特点并对其分布进行预测,预测结果与实际结果相符合,有效地证明了在钻井等原始资料缺乏的井田中运用地震反演技术对煤层顶扳工程地质分区是有效可行的,解决了由于原始资料缺乏而难以准确预测的问题.     

缓倾斜多煤层顶板岩体变形移动特征数值模拟

针对某缓倾斜多煤层复杂的采矿地质条件,运用有限元软件进行三维数值计算分析,建立三维地质概化模型时考虑了断层的影响,对不同开采条件所引起的煤层顶板岩体移动和地表沉陷进行了数值计算.得到不同开采条件下地表、煤层顶板基准点的下沉移动分布曲线,煤层顶板基准点的最大、最小沉降、沉降差,以及煤层开采后顶板的主应力、剪应力值.研究结果表明:同时回采3101、3102工作面和错时开采3101或3102工作面引起的地面最大沉降和沉降差均变化不大,分别为520 mm、498 mm、515 mm及59 mm、78 mm、81 mm.该矿开采区域缓倾斜煤层引起的地表变形状况提供定量依据,为缓倾斜煤层以及类似条件下中小矿山合理、安全、经济的开发提供参考.     

高尚堡油田深层油藏南区现今地应力场预测及应用

通过结合"岩心测试-测井计算-地震属性",构建高尚堡油田深层油藏南区(简称高深南区)三维非均质岩石力学场,并采用地质模型与有限元模型的无缝焊接技术,对高深南区现今地应力的三维空间分布进行研究,提出压裂优势区和压裂优势井段优选的建议。结果表明:高深南区最大水平主应力方向总体为NE-NEE向,地应力数值变化范围大,呈西低东高的分布趋势,并满足垂向主应力最大水平主应力最小水平主应力(SVSHmaxShmin),且Shmin为挤压应力,属于Ia类地应力状态;断层是影响高深南区应力场分布的最主要因素,造成地应力数值和方向在断层附近表现出显著异常,岩石力学参数是引起断块内地应力场差异的重要原因,主要影响地应力的数值,埋深与地应力数值呈较高的线性关系;高深南区部分井的油层段具备较低水平应力差的条件,是形成复杂缝网条件的压裂优势区;地质模型与有限元模型的无缝焊接技术发挥了Petrel软件与Ansys软件的优势,还原了目标区块形态,精细刻画了断层,体现了储层的非均质性,提高了预测精度,为类似复杂断块区地应力精细预测提供了参考,为低渗油藏高效开发提供了理论依据。     

大倾角多区段开采顶板运移及其采空区充填规律实验研究

为了研究大倾角煤层多区段开采围岩运移规律,采用物理相似模拟实验方法,分析了大倾角煤层多区段采场顶板和煤柱变形破坏规律、底板应力分布及演化规律、垮落矸石充填特征等。结果表明:大倾角煤层多区段开采围岩运移规律不同于单区段开采,下区段采动导致上区段采场倾向中、上部垮落顶板出现二次下沉和滑移,顶板运移曲线呈现沿倾斜方向"上大下小"的双峰特点,垮落顶板非均匀充填导致采空区底板应力沿倾向呈现出中部下部上部,下区段采动导致上区段采空区中部底板应力显著增加。下区段开采致使区段煤柱上、下两侧非对称受载并发生破坏,引发了煤柱-上区段采场煤岩体的连锁运动;区段煤柱支承压力从上区段开采时的"W"型分布变为下区段开采时的"V"型分布,增载系数达到4.9.研究可为大倾角煤层多区段围岩控制提供了理论指导。     

寿阳区块煤层气采收率预测方法及井间距优化

为准确预测煤层气采收率和确定煤层气井开采合理的井间距,对数值模拟法、类比法、等温吸附法、解析法及其各自的适用条件和优缺点做了详细分析,结合3种采收率的预测方法得出了15#、9#、3#煤层的采收率;阐述了煤层气开发中井间距的设计原则,根据寿阳区块的地质和煤储层条件,设计3种不同的井间距方案,通过数值模拟预测产能,分析了井间距与产能之间的关系,得出合理的井间距;阐述了丛式井组设计开发概念思想.研究结果表明:合理的井间距为350 m×350 m,15#煤层的采收率为53.9%,9#煤层采收率为51.6%,3#煤层的采收率为47.8%.