贺平
- 作品数：8 被引量：21H指数：4
- 供职机构：郑州大学水利与环境学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金河南省自然科学基金更多>>
- 相关领域：石油与天然气工程矿业工程建筑科学政治法律更多>>
- 考虑裂缝特性指标的煤层气“垂直井”起裂压力计算方法被引量：7
- 2018年
- 为探究碎裂煤储层中裂缝特性指标对垂直井起裂压力的影响规律,解决垂直井起裂压力的理论计算问题,首先基于断裂力学和弹性力学原理,考虑原生裂缝特性和压裂液渗透特性,建立了垂直井起裂压力模型。其次定量化分析原生裂缝特性对起裂压力的影响,提出了"裂缝特性指标T"的概念,并推导出T的数学表达式。最后对起裂压力做了原生裂缝特性参数敏感度分析,得出影响起裂压力的最敏感性因素为裂缝宽度b,且当b在100~700μm区间内时地层的裂缝特性指标对起裂压力有实际意义,解决了压裂目标层的选择问题。研究结果表明,垂直井起裂压力的影响因素不仅与储层岩石力学性质、应力场、压裂液性质、井孔尺寸有关,还与原生裂缝的宽度、长度、密度以及裂缝面的粗糙度有关,尤其是裂缝宽度的小范围波动都会引起垂直井起裂压力较大的变化。根据焦作矿区恩村5口试验井田实际地质勘查资料和压裂施工资料,对垂直井起裂压力进行了计算和验证,发现实际起裂压力与大部分计算结果较为吻合,且与井筒埋深的变化趋势一致,表明该理论模型对于垂直井起裂压力的实际控制具有一定的指导意义。
- 王志荣贺平郭志伟王永春
- 关键词：起裂压力
- 基于岩体流变性的矿井防突岩柱临界安全厚度计算方法被引量：2
- 2016年
- 矿井巷道在穿越含瓦斯断层或揭煤掘进过程中常常遇到前方岩柱保护厚度与延期突出问题。为了探索岩柱防突厚度与时间的非线性耦合关系,应用RLW-2000型岩石三轴流变仪,对含煤岩系中的砂质泥岩、砂岩和泥岩进行了分级加载条件下的单轴压缩蠕变试验。通过对经典流变组合模型的分析及Matlab最小二乘迭代法的拟合,建立了改进的的七元件非线性黏弹塑性本构模型,并建立了基于岩体流变性的岩柱临界安全厚度的计算模型。豫西大平煤矿实例计算表明,埋深612 m的泥岩巷道,防突岩柱使用年限在10、20、30 a时相应的保护厚度分别为8.73、23.56、39.41 m;理论安全岩柱厚度与该矿"10·20"瓦斯突出案例较为吻合,计算模型对同类工程具有一定的借鉴意义。
- 王志荣贺平李潇旋陈玲霞
- 关键词：含煤岩系蠕变试验延期突出安全厚度
- 平顶山地下盐穴储气库地表沉降机理数值模拟被引量：4
- 2018年
- 针对平顶山盐田盐层薄、夹层多,埋藏深的特点,采用Fortran语言将蠕变模型导入有限元软件,分别建立单腔、双腔和群腔储气库计算模型,并且根据地面监测资料拟合得到模型参数,对不同工况下薄层状盐穴储气库的地面沉降进行了预测。研究结果表明:(1)储气压力10 MPa时40万方储气库,单腔蠕变影响范围约为30 m,蠕变5 a、10 a、15 a、20 a、30 a之后中心点沉降分别为49.21 mm、53.60 mm、57.70 mm、61.51 mm、64.44 mm,沉降范围基本一致约为1 500 m;(2)由于双腔相互影响,中点最大沉降量和沉降范围都比单腔略大,从溶腔稳定与沉降控制角度分析,地面对井最佳水平间距应大于地下溶腔最大直径的1.5倍;(3)群腔模式下中心点最大沉降量和沉降范围都有所增大,而且随着腔数的增加,二者增大的趋势越明显。以7溶腔储气库群为例,蠕变30 a之后中心点的沉降量达到247 mm,沉降的影响范围达到2 480 m。
- 王志荣贺平石茜茜韩中阳张利民
- 关键词：地面沉降
- 水力压裂条件下“三软”煤层压裂渗透模型及应用被引量：8
- 2017年
- 为了探索水力压裂条件下由软煤、软顶和软底构成的特殊地质体(简称"三软"煤层)裂缝的扩展规律,以及压裂后储层的裂隙分布特征,结合河南焦作煤层气田的注水压裂试验,基于PKN模型的裂缝宽度假设与裂缝流动的摩阻压降规律,着重考虑软煤裂隙中压裂液的滤失因素,构建了水力压裂条件下"三软"矿区碎裂煤的裂缝扩展模型与渗透率计算模型,并运用地震实测法和渗透率反演计算法分别进行了验证。研究结果表明,实际施工条件下试验区二_1煤层压裂后的裂缝几何特征大致相同,长度分布区间为81.85~139.23m,平均为100.41m;最大裂缝宽度区间为24.83~32.78mm,平均为27.32mm,裂缝长度与地震实测结果基本一致。应用裂缝渗透模型,进一步计算得到压裂后煤储层的渗透率一般在(9.21~86.61)×10^(-3)μm^2之间,平均为31.63×10^(-3)μm^2。与后期排采结果所得到的储层渗透率反演值相对比,二者基本吻合。由此可见,压裂改造后的煤储层的渗透率得到显著提高,裂缝扩展与裂缝渗透模型皆可应用于指导"三软"矿区的压裂抽采实践与产能预测。
- 王志荣贺平郭志伟陈玲霞徐培远
- 关键词：水力压裂
- 分级加载条件下煤系气源岩蠕变特性试验研究被引量：1
- 2019年
- 煤系气源岩蠕变特性是影响低渗气藏压裂开采的关键地质因素,为了探究煤系气源岩的蠕变特性,针对豫北地区煤系气储层薄、层序多、埋藏深和应力条件复杂等特征,分别采集了储层中粉砂岩、砂质泥岩、泥岩3种岩样,进行了不同应力水平下三轴分级荷载蠕变试验。结果表明:三轴分级加载状态下3种源岩均呈现明显的脆性特征,具体表现为破坏前无明显加速蠕变特征,稳态蠕变阶段持续较长,卸载和加载过程中变形恢复较快等特点,源岩中粉砂岩的蠕变时间最长、变形量最大,最大蠕变变形量为0.356 3%;泥岩的蠕变时间最短、变形量最小,最小蠕变变形量为0.206 8%。分级加载条件下煤系气储层岩体的蠕变有其特殊性,基于粉砂岩的蠕变试验特征,发现"六元件非线性黏弹性流变模型"能够较好地描述其蠕变过程。拟合结果表明:理论模型和试验数据吻合较好,该蠕变模型能够较完整地对源岩蠕变参数进行辨识,可为煤系气压裂开采中的理论计算提供可靠的地质参数,从而为豫北煤系气的开发提供一定的参考依据。
- 高志俭王志荣高杰贺平
- 关键词：分级加载三轴蠕变蠕变模型
- “低碳经济”—中国煤层气产业的重大历史机遇与挑战被引量：1
- 2015年
- 在全世界即将面临"低碳经济"的新形势下,我国煤层气产业正处于能源结构变革的重大历史机遇与挑战之中。该文作者根据多年来的研究成果与实际工作经验,认识到我国煤层气的综合开发利用是一个极其复杂的系统工程。煤层气开发是一项新兴的综合性技术工作,同时也是一项极具挑战性的高风险产业。然而作为能源新兴产业,煤层气开发不仅能带动国家相关产业链的互动,还能有效地降低人类温室气体的排放。因而对保护环境与促进"低碳经济"的发展有着重要的现实意义。
- 石茜茜贺平王志荣
- 关键词：低碳经济煤层气开发产业链
- 巷道防突岩柱厚度对断层带延期突水的控制机理被引量：1
- 2018年
- 为了探讨防突岩柱厚度与巷道延期突水的相互关系,首先根据泥岩的三轴蠕变试验结果,结合材料本构关系建立了相应的"六元件"非线性黏弹塑性流变模型,并利用Matlab中的最小二乘法对模型进行了拟合;其次,在分析承压断层带与泥岩防护岩柱相互作用的基础上,探讨了防护岩柱的蠕变特性对巷道工作面延期突水的影响机理,由此推导出泥岩防护岩柱的蠕变失稳时间公式。根据该公式中应变的弹性力学方程,并通过蠕变失稳时间t在主破裂面走向上的积分,建立了防护岩柱厚度L与延期突水时间T的函数关系;最后,利用Gauss数值分析方法,对不同泥岩防护厚度所对应的时间T进行了计算。开滦赵各庄煤矿实例计算表明:巷道工作面延期突出时间T与防护厚度L存在直接函数关系,当防护岩柱厚度分别为10 m、20 m、30 m、40 m时,相应的延期突水时间分别为20 d、42 d、67 d、94 d。这一计算结果与该矿相应工况条件下的历次滞后突水事故(滞后1~3个月)较为吻合,对矿井实际地下水害防治具有一定的指导意义。
- 王志荣贺平陈玲霞王永春
- 基于PKN分析的煤层气垂直井水力压裂时间计算模型被引量：5
- 2018年
- 注水压裂是目前提高低渗煤层地面垂直井产能最有效的手段。为了研究压裂过程中流体与岩体相互作用的时间效应,以及低渗透煤层压裂缝的时空演化规律,首先根据垂直井的受力特征,运用弹性力学等理论知识,建立相应的起裂压力计算模型;其次考虑损伤对煤岩本体变形的影响,将Dougill损伤因子引入起裂压力计算模型,从而建立延伸压力的计算模型;结合裂缝内净压力的非线性压降规律、延伸压力计算模型以及经典的PKN分析模型,最终建立新的裂缝扩展模型。该模型反映了压裂时间t与压裂半径L之间的函数关系。焦作矿区运用该模型计算表明:压裂时间控制在40~60 min,则相应的压裂半径为88.04~108.75 m。这一理论计算值与现场实际检测结果较为符合,初步验证了新建模型的正确性,可为实际施工控制以及保护矿区地下水环境提供坚实的理论依据。
- 王志荣郭志伟贺平陈玲霞
