摘要：针对跨煤岩界面穿层压裂裂缝动态扩展过程,采用相似材料制作煤岩组合体试件,开展三点弯曲试验、真三轴水力压裂物理模拟试验,分别结合数字散斑技术、声发射监测技术,捕捉裂缝的动态扩展特征,分析裂缝扩展形态及影响因素。结果表明:三点弯曲试验中裂缝可从顶板直接进入煤层,裂缝在界面处未转向,增大预制裂缝长度试件断裂所需的峰值应力降低;真三轴水力压裂试验条件下,由于煤层塑性强,顶板内裂缝高度、长度均大于煤层,顶板内声发射事件比例高于煤层;在裂缝穿层扩展的前提下,增大水平井与煤层顶面距离会导致裂缝穿层扩展时间延长,提高压裂液注入排量可增大裂缝进入煤层的穿透深度,但是易导致缝高失控、缝长降低,提出采用变排量压裂施工,初期压裂液大排量注入促使裂缝纵向穿层,随后降排量促进裂缝在顶板和煤层内横向延伸;多裂缝同步起裂时缝间存在竞争扩展现象,部分裂缝可能无法穿层扩展。研究成果可为掌握裂缝跨煤岩界面穿层扩展特点、优化设计压裂施工参数提供理论支撑。

摘要：井地联合压裂是煤矿井下长钻孔分段压裂的发展趋势之一,压裂液经地面压裂泵加压后通过地面贯通井、煤矿井下长输管路进入煤矿井下长钻孔实施大排量压裂。支撑剂在长输管路中的悬浮运移规律对于优化设计加砂参数、避免管路中砂堵具有重要意义。通过室内实验评价压裂液的流变性能和携砂性能;基于欧拉-颗粒流理论构建数值模拟模型,研究水平管内支撑剂悬浮运移规律及其影响因素;探讨压裂液携带支撑剂运移的流态以及临界沉降流速的计算模型。结果表明:1%降阻剂的加入能够使活性水压裂液黏度提高3~5倍,支撑剂密度越小,压裂液黏度、砂比越高,支撑剂在压裂液中的沉降速度越小;支撑剂在水平管内的流动受到多因素的综合影响,压裂液流速越小,支撑剂密度和粒径越大,支撑剂在管道底部的沉积越严重,携砂效果越差;随着管路直径的增大,管道出口截面支撑剂体积分数最大的位置由管道中下部移动至管道底部,支撑剂流动对于管路的磨损加重;砂比越大,支撑剂间的相互作用越强,压裂液携砂能力降低;优选采用疏浚技术规范推荐的模型计算活性水携砂条件下的支撑剂临界沉降速度,随着管路直径的增大,所需的临界携砂排量呈指数式增大,提高压裂液黏度可降低携砂所需的临界排量。建立的携砂运移临界排量模型和总结的支撑剂运移规律可对管路直径和压裂液排量进行优化匹配,为井地联合压裂施工提供理论支撑。

摘要：煤层顶板水平井分段压裂技术是实现碎软低渗煤层煤层气高效抽采的有效技术。文中基于流-固耦合原理,考虑分段多簇压裂时缝间应力干扰作用和射孔簇裂缝间压裂液动态分配,建立三维裂缝穿层扩展计算模型,研究了多簇射孔条件下裂缝动态延伸情况。结果表明:单簇射孔压裂形成的裂缝半长和宽度均较大,且裂缝尖端位于煤层顶板内,顶板内裂缝向前延伸后,由高应力顶板向低应力煤层中穿层扩展;三簇射孔条件下,当射孔簇间距小于15 m或压裂液排量低于8 m3/min时,中间裂缝不能获得有效的压裂液分配而发育不充分;对于煤层顶板水平井,射孔簇增多会导致压裂液分流,部分射孔簇将无法形成有效裂缝或无法穿层扩展,导致射孔簇效率降低。因此,对于多簇施工,应综合考虑压裂液排量、簇间距,以促进裂缝均匀扩展。研究成果可为煤层顶板水平井分段压裂施工优化设计提供依据。

摘要：为解决赵固一矿地面区域顺L8灰岩层注浆井钻井过程中出现的诸类问题,主要从井身结构设计、导眼地质导向、钻头适用性优选、泥浆配方优化及泵参数优选、钻进参数优化、钻具组合设计等方面进行了关键技术研究,形成了一系列适用于赵固一矿区域地面水平注浆钻井的关键技术。通过现场实例应用表明,基于关键技术指导施工,能够高效提升钻进效率,有效缩短全井施工周期30%。

摘要：碎软煤层渗透性差,瓦斯含量高、压力大,常规穿层钻孔抽采瓦斯时单孔抽采范围小,需密集布孔,钻孔工程量大,易造成采掘接替紧张。基于此,提出穿层钻孔多方位极小半径冲孔造穴抽采瓦斯技术设想,设计了能够固定方向极小半径弯曲的冲孔钻具,通过孔口钻机的推送和孔底施加给射流喷头的阻力实现钻具的固定方向弯曲冲孔,通过动力头握持钻具旋转、固定实现弯曲方位的控制,以此形成穿层钻孔多方位极小半径多分支孔。分析了固定方向弯曲短节弯曲角度、短节长度和钻具曲率半径的关系,为短节的设计提供理论支持;通过测试试验获取了固定方向弯曲钻具的抗拉强度和耐压参数;理论分析了多方位冲孔的可行性,设计了工艺流程;采用试制的钻具在地面进行了模拟试验,在1个主孔中完成了不同方位4个分支孔的冲孔造穴,分支孔孔深6~8 m,证明了技术设想的可行性和钻具结构设计的合理性,能够达到穿层钻孔多方位极小半径冲孔功能要求。

摘要：根据煤层特征归纳了煤层气水平井开发主要原则,讨论了水平井不同布置层位的优缺点,优选出了适应层位,提出井型和配套钻完井设计优化方法。结果表明:碎软煤层水平井应将水平段布置在煤层顶板中,采用U型井施工;采用大斜度导眼探煤能够更加准确地了解着陆点附近地层信息,利于着陆点设计,将入靶点设计在二开井段可以降低三开钻进难度;深穿透下向定向射孔工艺是顶板水平井开发的重要技术。现场应用取得了较好的产气效果,为后续技术推广提供工程技术手段和思路。

摘要：空气动力造穴技术在瓦斯消突领域取得了良好效果,但其技术原理尚不明确,为明确空气动力造穴技术原理,为下一步优化施工提供理论依据及数学计算方法,特进行以下研究。结合实际工程,对空气动力造穴技术流程及力学过程进行了理论分析,提出了空气动力造穴技术原理假说,并提出了基于该假说的2个推论,以期通过对推论的证明佐证假说的正确性;设计并进行了快速卸载围压三轴压缩实验,采用恒定轴压、卸载围压的卸压方法,控制围压液缸排液量恒定,观察煤体应力-应变过程,同时在煤样前端加载气压,通过观察流经煤体的气体流量变化判断煤样的破坏时机;在此基础上给出了弹-塑性过程数学模型及单井掏煤量计算方法;最后结合工程背景,使用Comsol软件引用数学模型对"松散带"范围进行了数值计算,并对空气动力造穴单井最大掏煤量进行了预测。快速卸载围压三轴压缩实验结果表明煤体的力学过程可被分为弹性阶段、弹塑性阶段及塑性阶段并给出了应力-应变曲线,进一步分析认为其力学过程可用非线性弹性胡克定律进行描述;计算所得的空气动力造穴单井最大掏煤量接近于实际工程单井出煤量;以上结果表明,空气动力造穴技术原理是:以向井内注入高压气体后快速卸压为手段,提升煤层洞穴壁面处孔隙压力,通过多次重复施工,剥离"松散带"煤体并通过气举手段带出地面,从而形成洞穴;明确了煤体在快速卸载围压条件下的应力-应变过程,并给出了弹-塑性过程数学模型及单井掏煤量的计算方法,计算所得单井掏煤量接近于实际工程单井掏煤量,并且空气动力造穴注气压力与单次掏煤量成正比,证明了空气动力造穴技术原理假说推论的正确性,从而佐证了空气动力造穴技术原理假说。

摘要：煤层顶板分段压裂水平井是实现碎软低渗煤层煤层气高效抽采的有效技术。依托“十三五”国家科技重大专项课题,围绕煤层顶板分段压裂水平井煤层气高效抽采技术,采用理论分析、数值模拟等手段,对比不同地应力状态下裂缝的穿层扩展形态,研究水平井布井方位与最小水平主应力方向夹角对裂缝转向扩展的影响,分析多簇射孔条件下裂缝的竞争扩展现象。结果表明:(1)煤层顶板分段压裂水平井技术应用于碎软低渗煤层煤层气开发具有避免钻井液污染储层、提高水平井钻井施工安全性、提高固井质量、提高压裂改造效果、控制煤粉产出等优势。(2)地应力是裂缝穿层扩展的关键控制因素。为保证裂缝穿层扩展,垂向应力需大于最小水平主应力,顶板最小水平主应力需大于煤层,并且层间应力差为1~3 MPa时,既能够保证裂缝的穿层扩展效果,也能避免裂缝的起裂和延伸压力过高;“上覆岩层–顶板–煤层”应力剖面为“低–高–中”型时,水平井与煤层顶面的距离对于裂缝的穿层扩展效果影响较大;推荐水平井水平段与煤层顶面距离小于2.0 m。(3)水平井布井方位与最小水平主应力方向夹角越大,裂缝转向半径和转向距离越大,在压裂段间距相同的条件下,夹角为45°时缝间干扰程度比夹角为0°时强,不利于后续压裂段裂缝扩展,建议水平井布井方位与最小水平主应力方向夹角±15°以内。(4)对于分段多簇压裂,缝间应力干扰、压裂液流动摩阻、射孔孔眼摩阻共同导致各射孔簇裂缝非均匀扩展,可通过限流压裂、裂缝暂堵等手段促进裂缝均匀扩展。(5)工程试验取得了良好的产气效果,裂缝延伸特征与理论研究吻合度高。研究成果可为煤层顶板水平井的施工参数优化设计和推广应用提供借鉴。

摘要：文章介绍了一种基于超低功耗MSP430单片机的复费率单相电能表主电路及通信接口电路，给出了智能型复费率单相电能表的具体电路，用AD7755作为专用电量测量芯片以保证测量脉冲数的准确性，采用硬件日历始终及参数存储，采用了总线器件以减少电路连线。综合设计使电能表的工作可靠性得到大大提高。

摘要：调频接收机是通信电子线路课程的重点和难点,具有极强的实践意义。为了培养学生对电路的设计和调试能力,设计了调频接收机综合设计型实验。该文根据实际情况提出了实验项目的内容和要求,设计了系统方案和各部分电路;最后实测和分析了各项技术指标。实验结果表明,实验方案清晰展现了调频接收机的原理以及工作过程,教学效果良好,可为其他高校开设相关课程提供一定借鉴和帮助。