国家自然科学基金(11072103)
- 作品数：14 被引量：114H指数：7
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- 低渗煤层预裂爆破裂纹扩展规律数值模拟研究被引量：6
- 2014年
- 针对低透气性煤层实施深孔预裂爆破过程中爆炸应力波和爆生气体作用下裂纹扩展范围和规律现场难以测量的问题,采用理论和数值模拟相结合的方法,对低渗透煤层进行单孔和双孔预裂爆破数值模拟,得到了不同爆破参数下应力、压力和单位质量塑性功等物理量动态变化规律和裂纹扩展范围,分析了深孔预裂爆破裂纹扩展规律和煤体在高温高压爆生气体及应力波作用下破坏区域的演化规律。炸药在煤体内爆炸的瞬间,产生的压力远大于煤体所能承受的动态抗压强度,煤体被破坏形成爆破空腔,当爆炸冲击波在孔壁上产生初始径向裂隙后,爆生气体楔入裂隙中使其继续扩展,在煤体内形成粉碎区、裂隙区、震动区,揭示了煤层在爆炸应力波和爆生气体作用下的损伤断裂机理。
- 孙可明李云
- 关键词：预裂爆破裂隙扩展数值模拟应力波
- 加卸载作用下裂隙岩芯渗透性变化规律研究被引量：4
- 2017年
- 针对光滑平行板裂隙加载渗流规律难以准确反映实际工程裂隙岩体卸荷渗流特性的问题,利用水力压裂方法制作了天然岩芯裂隙,开展了裂隙试件受轴压、围压加载和卸载作用的渗流试验,并将裂隙试件的CT扫描图像导入ABAQUS软件,对粗糙裂隙受载时的应力和变形规律进行了数值模拟。结果表明:裂隙面的法向应力是影响裂隙渗流的主要因素;在加载阶段,粗糙裂隙面受载产生接触应力致使接触部分产生变形和破坏,裂隙接触刚度增大,裂隙宽度非线性减小,渗透率降低速率越来越小;在卸载阶段,弹性变形逐步恢复,裂隙宽度缓慢增加,渗透率先缓慢增大,当载荷卸到一定值后,在孔隙压力作用下裂隙张开、渗透率突然增大。研究结果表明了粗糙裂隙与光滑平行板裂隙对载荷敏感性不同的机理,反映了实际工程裂隙岩体卸荷渗流特性。
- 辛利伟孙可明李天舒
- 关键词：裂隙岩体渗透率应力历史流固耦合
- 超临界CO_2提高煤层渗透性的增透规律研究被引量：31
- 2014年
- 基于Peng-Robinson状态方程,考虑了CO2在不同温压下密度和黏度的变化对超临界CO2在低渗透煤层中渗透性的影响,利用自制三轴渗透仪进行不同温压条件下超临界CO2的增透实验,增透实验前后分别进行甲烷的渗透率测试.结果表明:超临界CO2作用后,煤体对甲烷的渗透率较增透实验前提高了一个数量级;超临界CO2的密度和黏度随孔隙压力的增加均呈指数递增的变化规律;在恒定温度下,超临界CO2的渗透率随着孔隙压力的增加呈指数递增的变化趋势;煤体微观孔隙、裂隙的CT扫描图显示超临界CO2作用后,煤体微观孔隙、裂隙较增透前尺寸明显增大、密度增加、连通性提高,说明由于超临界CO2的作用,进一步促进了煤层微观孔隙、裂隙的有效发育,增大了渗流空间,提高了煤层的渗流能力.
- 岳立新孙可明郝志勇
- 关键词：超临界CO2渗透率孔隙压力微观孔隙
- 页岩气储层水力压裂裂纹扩展数值模拟被引量：9
- 2014年
- 针对页岩气储层的层状结构致使其水力压裂裂纹扩展不同于常规油气储层问题,采用粘结单元模拟实际的层状储层界面特性的数值模拟方法,建立页岩气储层水力压裂力学模型和反映岩体层状界面的破坏开裂准则,进行层状岩体水力压裂三维数值模拟.得到了储层应力场、孔隙压、裂纹面的损伤和张开度分布以及裂纹扩展的时空变化规律.
- 孙可明王松张树翠
- 关键词：水力压裂页岩气低孔低渗粘结单元数值模拟
- 不同温度条件下型煤吸附CH_4/CO_2混合气的实验研究被引量：16
- 2013年
- 为研究不同温度条件下型煤对CH4/CO2混合气的吸附规律,利用自行研制具有温度调控功能的吸附实验装置,对型煤试件(φ50 mm×100 mm)进行不同浓度CH4/CO2混合气的非等温吸附实验。研究结果表明:在同一温度下,混合气中CO2浓度越大吸附量越大,CO2的吸附能力大于CH4,混合气吸附曲线介于煤对纯CH4和CO2两者之间,型煤对于混合气的吸附量明显小于相同条件的煤粉试样。不同温度下,同一实验压力吸附量出现了先升高后降低的趋势,在40℃时出现最大值;吸附平衡时,游离相中CO2的相对浓度普遍降低,在40℃时下降幅度最大。因此注入CO2可以有效置换煤层CH4,在40℃时CO2相对浓度越高,驱替效果越明显。
- 吴迪孙可明
- 关键词：采矿工程采收率
- 膨润土干湿循环变形实验研究被引量：1
- 2015年
- 膨润土作为防渗材料填充在煤炭开采产生的采动裂隙区保护地下水资源的过程中,地下水位的变化使膨润土受干湿循环作用。为获得膨润土干湿循环条件下脱湿与吸湿变形规律,对不同初始含水率膨润土试样进行脱湿与吸湿变形实验。结果表明,膨润土脱湿变形呈现明显的非均匀性且出现龟裂现象。利用Matlab编程识别图像方法,得到了不同初始含水率下膨润土脱湿收缩与吸湿膨胀变形随含水率变化规律曲线,从中可以看出,膨润土脱湿收缩过程曲线斜率变大,吸湿膨胀过程曲线斜率变小;初始含水率越高,缩胀变形越明显。通过实验数据拟合出了与变形过程和初始含水率相关的双参数递增指数函数关系。膨润土脱湿后重新吸湿,干缩与湿胀曲线不重合,且初始含水率越低,干缩与湿胀曲线越接近。
- 孙可明张树翠辛利伟
- 关键词：保水开采膨润土干湿循环吸湿
- 超临界CO_2提高煤层渗透性的实验被引量：7
- 2014年
- 利用自制的三轴渗透装置,在低渗透煤层中注入CO2,测定不同孔隙压力下非超临界和超临界CO2的流速,通过显微CT成像观察超临界CO2作用前后煤层微观截面孔隙裂隙的变化.结果表明:超临界CO2作用后,流速较非超临界CO2作用时明显提高;随着孔隙压力的增加,CO2的流速呈指数递增的关系;煤层微观截面CT图显示,超临界CO2作用后,孔隙、裂隙较非超临界CO2作用时明显发育、尺寸增大、密度增加、连通性提高,说明由于超临界CO2的作用进一步促进了煤层微观孔隙、裂隙的充分发育,增加了渗流通道,有效提高了煤层的渗透性.
- 岳立新詹广强孙可明何凡
- 关键词：超临界CO2低渗透煤层渗透性孔隙压力微观孔隙
- 超临界CO_2作用下有效应力对煤体渗透性影响被引量：5
- 2013年
- 为了研究超临界二氧化碳对煤层渗透性的影响,利用自制的三轴渗透仪,在恒定温度和恒定孔隙压力下,不同有效应力条件下,进行三轴渗流实验,结果表明:在温度和孔隙压力一定的条件下,煤样渗透率随着有效应力的增大呈现负指数递减规律,有一定的函数关系式.同一有效应力下,渗透率随孔隙压力的增大而增大,孔隙压为7.9 MPa时的渗透率高于孔隙压为7.7 MPa和7.5 MPa的渗透率,该研究成果将为利用超临界二氧化碳改造低渗透煤层的渗透性提供重要的科学依据.
- 岳立新孙可明张凤嘉刘禹含郝志勇
- 关键词：超临界CO2有效应力孔隙压力
- 块状型煤中甲烷的非等温吸附-解吸试验研究被引量：7
- 2012年
- 为揭示煤中甲烷非等温吸附解吸规律,利用实验室试验方法,以块状型煤为研究对象,研究不同温度和压力下的甲烷吸附解吸过程。试验结果表明:相同温度条件下,随着压力的增高,吸附量增加并逐渐趋于平缓;同一压力下,解吸量小于吸附量,解吸出现滞后现象;相同条件下,型煤吸附量小于煤粉试样。不同温度区间,吸附解吸规律不同。在10～30℃,同一压力下,随着温度的升高,吸附量和解吸量下降幅度较大;在30～50℃,吸附量和解吸量出现先升高后降低的趋势,但变化幅度较小,温度变化对于吸附量和解吸量的影响较小。在10～30℃,温度是影响吸附解吸的主要因素。
- 吴迪孙可明肖晓春陈治宇
- 关键词：非等温吸附解吸LANGMUIR方程
- 热流力作用下非超临界CO_2驱替煤层CH_4渗透性变化规律试验被引量：5
- 2013年
- 提高低渗透煤层气产量是我国煤层气开采中急需解决的关键问题,而加速煤层CH4解吸过程的注气增产方法是提高低渗透煤层气产量的有效途径。针对低渗透深埋煤层在较高地应力、地温和孔隙压下固流热耦合作用对CO2储存效应和CH4/CO2吸附—解吸—置换—扩散—渗流过程的影响更为突出的特点,利用三轴渗透仪进行不同温度、孔隙压力和有效体积应力条件下的煤体渗流试验。结果表明:在非超临界状态下,CO2密度与温度呈负指数关系;动力黏度均与温度呈正指数关系;CO2密度和动力黏度随压力的增加均呈线性递增;渗透率和渗透系数与温度的关系表现为在低于超临界时为指数递增关系,超过临界温度为负指数递减关系,温度升高引起CO2气体渗透率的变化规律取决于温度引起的煤热应力和CO2黏度两者的共同作用;渗透率与孔隙压力呈正指数关系;渗透率与有效体积应力呈负指数关系。
- 孙可明粟爱国张树翠陈治宇吴迪任硕岳立新谈健王松
- 关键词：矿山安全孔隙压力
