钻孔变形失稳条件下抽采负压及流量分布规律试验研究

发布时间：2021-10-21 13:52

　　为了研究钻孔变形失稳对瓦斯抽采的影响和判定钻孔失稳坍塌区域,根据钻孔内瓦斯流动变质量流的特点及钻孔变形情况,设计搭建了考虑钻孔变形失稳的瓦斯抽采试验系统,测试分析了钻孔不同变形失稳、不同负压情况下钻孔负压及流量分布规律,提出了考虑钻孔变形的负压损失计算方法。结果表明:①完整孔抽采负压沿孔长分布大致呈线性分布,其负压损失较小,钻孔不同部位负压较接近,钻孔抽采流量沿孔长大致亦呈线性分布。孔口负压越高,钻孔抽采流量越大,钻孔负压损失越大,不过与孔口负压相比仍较小,仅占2.93%～3.62%。②孔底塌孔时,塌孔段负压损失比完整段负压损失大,由于塌孔段孔内流量较小,其负压损失亦不大,仅占孔口负压的2.75%～4.03%。塌孔时总负压损失占孔口负压的4.68%～6.14%,比完整孔总负压损失有所增加,其抽采总流量比完整孔抽采总流量略有降低。孔底塌孔对瓦斯抽采效果影响不大。③孔底堵孔时,塌孔段孔内煤体与周围煤体互相接触成为连续介质,塌孔段瓦斯流动变成了渗流,其抽采压力变成了煤层瓦斯压力,与完整孔和堵孔时抽采流量相比,塌孔时钻孔抽采流量明显降低,直至流量降为0。堵孔对瓦斯抽采效果影响较大。④基于钻孔负... 

【文章来源】：煤炭科学技术. 2020,48(10)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

管路系统剖面示意

由于试验系统主要目的是测试抽采钻孔内负压分布，钻孔设计太短难以真实反映钻孔抽采负压分布情况，结合实验室房间尺寸及现场抽采钻孔长度，拟将抽采负压分布测试系统总长度定为52 m，如图2所示，其中钻孔长50 m (测试段长46.9 m)，钻孔直径0.1 m，钻孔周围用细砂填充并捣实，形状为正方形，尺寸为0.4 m×0.4 m。2 试验方案及结果分析

由图3、图4可以看出:完整孔抽采负压沿孔长分布大致呈线性分布，其负压损失较小，钻孔不同部位负压较接近，孔内负压与煤层瓦斯压力差亦较接近，钻孔不同部位抽采瓦斯量亦基本相同，故钻孔抽采流量沿孔长亦大致呈线性分布。孔口负压越高，钻孔抽采流量越大，钻孔负压损失越大，不过与孔口负压相比仍较小。孔口负压由10.9 k Pa增至30.4k Pa时，抽采总流量由0.049 m3/s增加至0.061 m3/s，孔口孔底总负压损失由0.32 k Pa增至1.10 k Pa，其仅占孔口负压的2.93%～3.62%。图4 完整孔不同抽采负压情况下孔内流量分布

【参考文献】：
期刊论文
[1]水平井筒气水流动规律及影响因素[J]. 李丽,汪雄雄,刘双全,刘建仪,高仪君,李超.  石油学报. 2019(10)
[2]大平煤矿穿层钻孔瓦斯抽采负压优化研究[J]. 张亚鹤,魏风清,张永鹏,陈祖国.  煤矿安全. 2019(05)
[3]水平井筒气水两相流动压降规律研究[J]. 彭壮,汪国琴,徐磊,何显荣,王春燕,胡松.  天然气与石油. 2015(03)
[4]水平井井筒变质量流动压降计算新模型[J]. 乐平,陈小凡,付玉,刘峰.  石油学报. 2014(01)
[5]新安矿顺层抽采钻孔不同深度处负压分布情况研究[J]. 李书文.  煤炭工程. 2013(05)
[6]水平井筒变质量流动规律的研究进展[J]. 王小秋,徐静,汪志明.  天然气工业. 2005(04)
[7]射孔完井水平井筒变质量湍流压降规律研究[J]. 汪志明,赵天奉,徐立.  石油大学学报(自然科学版). 2003(01)
[8]芦岭矿瓦斯抽放参数分析[J]. 李伟,陈家祥.  中国煤炭. 2000(08)
[9]水平井筒内与渗流耦合的流动压降计算模型[J]. 刘想平,张兆顺,刘翔鹗,郭尚平.  西南石油学院学报. 2000(02)
[10]焦作矿区本煤层瓦斯抽放参数优化[J]. 辛新平.  煤矿安全. 1998(09)

硕士论文
[1]顺层瓦斯抽采钻孔孔内负压分布规律及应用研究[D]. 王凯.煤炭科学研究总院 2014
[2]预抽瓦斯钻孔抽采效果沿孔长变化规律研究[D]. 李杰.河南理工大学 2012
[3]钻孔瓦斯抽放半径的数值模拟研究[D]. 姬忠超.河南理工大学 2012
[4]煤层瓦斯抽放钻孔单向流动负压分布规律的研究[D]. 胡鹏.河南理工大学 2009



本文编号：3449110