裸眼废弃石油井内石油在煤岩体中渗流分析

发布时间：2020-03-25 19:03

【摘要】：我国中西部地区存在着大量的煤炭资源和石油资源重叠区,在煤炭资源开采过程中,早期废弃的石油井对矿井的安全高效开采产生重大影响,增加了潜在的安全隐患和开采风险。其中,年代久远的废弃石油井内生成各种有毒有害气体,经过渗流在煤岩体中形成大量的赋集,对井内生产工人的生命安全造成巨大威胁。因此,研究裸眼废弃石油井内石油在煤岩体中的渗流范围和形态、渗流速度及废弃石油井内的压力变化,进而确定由废弃石油产生的有毒有害油型气的扩散规律,对废弃石油井的灾害治理有重要意义。以双马煤矿10104105工作面和马探31裸眼废弃石油井为工程背景,采用实验室煤岩体力学特性分析、实验室相似实验和数值分析相结合的方法。通过现场监测结果的分析对实验室模拟及数值计算结果进行反推验证。根据实验室和现场相结合的方式,确定废弃石油井内石油在煤岩体中的渗流规律。研究结果表明:1废弃石油产生的油型气的扩散范围大于废弃石油在煤岩体的渗流范围。废弃石油是有毒有害气体产生的源头,所以经过物理化学反应的油型气体扩散范围大于废弃石油的渗流范围。2废弃石油井中的石油在煤岩体中的渗流形成以石油井为中心的椭球体,椭球体的渗流半径为240 m-260m,油型气的扩散半径大于260m,结合现场监测结果及数值分析可知小于300m。3废弃石油井中石油在煤岩体中渗流速度整体较小,在岩体中的渗流速度小于7m/a-9m/a在煤体中的渗流速度。在压力为10MPa时,废弃石油在煤体中的平均渗流速度为8m/a。废弃石油井中压力变化整体呈现先增大然后趋于稳定的状态,最终和煤岩体形成一个动态平衡系统,经过实验室试验和数值分析计算结合现场监测反向推导验证分析可知,马探31裸眼废弃石油井内压力为10Mpa～15MPa。
【图文】：

路线图,路线图,主要技术,工程硕士学位

主要技术路线图

煤体,湿润区

Ⅰ--相对饱和区 Ⅱ--非饱和区 Ⅲ--非湿润区图 2.1 煤体湿润区的分布石油在煤中渗流过程中，石油的渗流会不断破坏煤体的结构和固有物理力学性油在煤体中渗流时，使煤体处于密封状态下，废弃石油首先经过大的裂缝通道运且不断地扩展原有的孔隙和裂隙通道。在原有孔隙通道不断扩展的过程中，废弃开始向微小的裂隙通道渗流湿润。具体石油渗流过程大致可分为三个过程。在进油过程中，加压石油克服了煤体的内阻，沿着煤体的主连通裂缝通道进入。在煤体的原始状态下，主要裂缝仅占所有裂缝的一小部分，并且连通通道较此在渗流开始时，煤体明显漏油。在储油过程中，随着压力的增加，煤体的孔隙裂缝系统在压力作用下逐渐膨胀大。随着时间的推移，，石油继续渗入煤体中并在孔隙裂缝中形成保留过程。这也渗和润湿的主要过程，主要为煤体吸收。煤体最终润湿所需的油的主要部分来源孔隙通道中的渗油。随着石油继续渗入煤中，煤体中的油趋于饱和，并且油的摄度大大减弱。因此，煤体中油的的储存过程主要为非弹性储油和弹性储油阶段。在吸油过程中，煤体结构决定的内部毛细管力通过吸收微孔裂隙中低速渗流的
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD821

【参考文献】