国家自然科学基金(51004061)
- 作品数：19 被引量：130H指数：7
- 相关作者：肖晓春潘一山吕祥锋徐军丁鑫更多>>
- 相关机构：辽宁工程技术大学中国科学院力学研究所太原理工大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划辽宁省教育厅高等学校科学研究项目更多>>
- 相关领域：矿业工程环境科学与工程石油与天然气工程建筑科学更多>>
- 功率超声影响的煤中甲烷气促解规律实验研究被引量：15
- 2013年
- 功率超声激励促解煤层甲烷气是一种不受储层地质条件和气源特性限制,具有普遍应用价值的增采技术。通过CT观测实验,对超声波作用下煤样不同尺度裂隙发展规律进行深入分析,从微观上揭示功率超声促解机制。在对比促解实验测定结果的基础上,研究功率超声作用煤样解吸量变化规律。研究结果表明:CT观测实验很好地证明了超声的机械震碎作用;在功率超声激励作用下,煤样裂隙条数显著增多,贯通裂隙增多且单条裂纹最大宽度显著增大;超声波作用后煤中甲烷气的解吸量有显著提高,建立超声声强参数影响的煤中甲烷气解吸量随解吸时间变化的修正公式。由修正公式拟合结果可知:煤中甲烷气饱和吸附后的解吸量和1均随孔隙压力的增加而增大,相同孔隙压力下的甲烷气饱和吸附解吸量1大于无超声作用时的解吸量,其原因在于在功率超声的声场强度影响下,煤质点的动能和位能增加,煤表面甚至基质内部吸附的甲烷更容易脱附变成游离态,从而达到煤层甲烷气促解作用。
- 肖晓春徐军潘一山吕祥锋杨新乐朱洪伟
- 关键词：CT
- 低渗煤层气藏气体KlinKenberg效应试验研究被引量：8
- 2011年
- 采用低渗气体渗透率测定实验方法对东北地区的低渗煤样进行了煤层气K linKenberg实验。研究了不同围压和孔隙压下低渗煤样单相气体K linKenberg渗透率对气体渗透率的影响。发现在低渗煤样中气体K linKenberg效应存在具有普遍性,并且气体K linKenberg效应对气体渗透率贡献较大。K linKenberg效应的发生存在一个临界孔隙压力值,在本实验中,当孔隙压力大于1 Mpa时,K linKenberg效应消失。研究了饱和水和束缚水状态下低渗煤样气体K linKenberg效应变化规律。饱和水情况下,气体K linKenberg效应完全消失。在束缚水条件下,K linKenberg效应显著,且K linKenberg效应对气体渗透率的贡献比单相气体的贡献率大,并且出现K linKenberg效应的临界孔隙压力值比单相时的临界孔隙压力值大。本文研究结果对搞清煤层气在煤层中的K linKenberg流动规律,对实现低渗储层煤层气工业化开采具有参考价值。
- 于丽艳潘一山肖晓春吕祥锋
- 关键词：煤层气饱和水束缚水
- 基于J积分的颗粒煤岩单轴压缩下裂纹扩展研究被引量：3
- 2014年
- 颗粒煤岩是由众多离散的煤岩颗粒组成的固态多层次多结构物质,具有煤岩与颗粒物质的双重性质,其裂纹扩展规律可以从煤岩力学特性和颗粒物质多尺度特性进行研究.首先,从能量角度对线弹性材料受压破坏,裂纹扩展产生原因进行了阐述,指出线弹性阶段裂纹的扩展动力源自应变能的释放.然后,通过物理实验和数值试验从宏观和细观两方面对颗粒煤岩受压破裂过程中裂纹扩展做了进一步研究,结果表明:颗粒煤岩完全破裂后,底部会形成一个锥形堆,裂纹的扩展随着煤岩颗粒粒径的减小而减缓,部分裂纹扩展会出现突变点,且裂纹无光滑性;由于煤岩颗粒粒径等引起介质的非均匀性对裂纹扩展有重要的影响,均质度系数越大裂纹起裂时间越晚,声发射能量释放在裂纹扩展的轻度、中度和深度三个不同阶段逐渐变得频繁、剧烈.研究结果将有利于进一步研究岩土类颗粒材料受压破裂过程的裂纹扩展规律.
- 徐军肖晓春潘一山丁鑫
- 关键词：J积分单轴压缩
- 超声机械效应致裂煤岩增渗规律研究被引量：5
- 2016年
- 超声机械效应致裂煤岩过程中裂纹的萌生、扩展过程及增渗规律仅凭借物理实验无法得到,煤岩破裂能量变化、煤岩应力-应变关系及储层渗透特性变化缺乏深入的研究。结合CT观测及渗透率的气测实验对煤岩破裂声发射、有效声压及声波对煤岩体裂纹扩展规律进行了深入探讨;开展了超声机械效应致裂煤岩的数值试验研究。结果表明:煤岩破裂过程应力变化率和煤岩声发射现象具有一致性;有效声压的增大有利于裂纹扩展和贯穿,使煤岩体内部原本互不相通的裂纹裂隙形成了相互贯通的网络,从而提高了煤岩的渗透率。
- 赵鑫肖晓春潘一山徐军李鑫
- 关键词：声发射
- 超声作用下煤岩细观损伤演化模型及增渗机理研究被引量：10
- 2016年
- 渗透率是指在一定压差下,多孔介质材料允许流体通过的能力,是描述多孔介质渗透性的重要物理参数。依据连续介质力学和唯象理论,在细观尺度上考虑了超声二次损伤对颗粒煤岩渗透率的重要影响,建立了超声激励过程中机械及热效应导致的有效应力和损伤量的理论模型。开展了不同气体压力下颗粒煤岩渗透率测定试验,拟合得到了渗透率与气体压力之间的经验公式,建立了煤岩气测渗透率、有效应力和二次损伤量间的关系模型。结果表明:超声作用能够有效提高颗粒煤岩体系的渗透率,有效应力的逐渐增大是超声增渗的主要原因;接触颗粒面元间损伤的增加和显著的热效应是渗透率增长率下降的主要影响因素。研究工作对煤层气增渗机理及优化开采具有重要的科学意义和工程实用价值。
- 肖晓春丁鑫徐军潘一山吴迪吕祥锋
- 关键词：细观尺度唯象理论
- 围压作用下煤岩材料超声致裂规律研究被引量：3
- 2015年
- 当超声波在煤岩固体材料中传播时,受其机械效应,煤岩基质固体颗粒间相互作用。从超声波的机械效应角度结合断裂力学,对围压影响的超声激励破岩机制进行探讨,利用RFPA2D岩石破裂过程分析系统对超声激励不同围压下煤岩致裂过程进行了数值试验验证。研究表明:围压降低了煤岩内部裂纹的断裂强度因子,改变裂纹尖端应力场;围压对煤岩破裂具有抑制作用,在相同功率超声作用下,围压越大,超声激励碎岩程度越低;数值实验表明,随着围压增加,超声致裂煤岩影响区域逐渐减小,煤岩破坏形式由低围压下的张拉和剪切破坏共同作用逐渐向高围压下单一剪切破坏过渡。相同有效声压作用下,煤岩破裂过程中主应力随煤岩围压升高而增大。
- 肖晓春丁鑫潘一山吴迪赵鑫王磊
- 关键词：煤岩破裂
- 基于数字散斑技术的深部巷道围岩岩爆倾向相似材料试验研究被引量：3
- 2011年
- 借助数字散斑观测技术,采用相似材料模拟方法通过对深部岩巷开挖过程中围岩应力演化特征、变形破坏规律的分析,揭示了深部岩巷围岩稳定性控制机理。分析不同支护作用下开挖速度影响的围岩变形破坏规律,寻求岩爆发生与深部岩巷变形破坏的内在联系。分析实验结果得如下规律:开挖速度加快后,围岩变形塑性区逐渐扩大,深部岩巷岩爆倾向和围岩破坏程度逐渐增大;弱锚网支护对围岩变形有一定的控制作用,强锚网对围岩支护作用明显,支护强度提高,深部岩巷抵抗塑性变形的能力增强,整体变形减小、围岩稳定性提高。
- 肖晓春潘一山吕祥锋于丽艳姜春雨
- 关键词：数字散斑深部岩巷岩爆
- 滑脱流动影响的低渗储层甲烷运移采出规律研究被引量：1
- 2012年
- 为了达到低渗储层甲烷抽采过程甲烷采井优化设计和产能准确预测的目的,基于现场测井数据,采用非线性流体数值计算方法,以柳林煤层甲烷试验采区为例,对滑脱流动影响的煤层甲烷采场压力非线性分布和产能预测进行研究。数值计算结果表明:低渗储层甲烷运移采出受气体滑脱流动影响显著,考虑滑脱流动影响时,采场压力衰减区域变大,气体速率变快;对比测井产能历史拟合数据发现,计算所得的滑脱流动影响的产能预测值更加准确。由计算结果验证了单井开采具有采场压力影响范围较小,产能较低等缺点,并得出五采出四压裂的布井方式是既能够准确预测产能又能够更好避免井间干扰效应的最优布井方式。
- 肖晓春徐军潘一山吕祥锋吴迪朱洪伟
- 关键词：低渗储层产能预测历史拟合
- 含水煤岩变形破坏过程中瓦斯运移规律的实验研究被引量：10
- 2012年
- 配合自制煤岩三轴流固耦合夹持装置,采用实验方法对煤岩变形破裂过程中瓦斯运移规律进行研究。实验结果表明:煤岩破裂前后,瓦斯解吸量、解吸速率以及渗透率的差异较大,在弹性压密到强化阶段,瓦斯解吸规律基本遵循Langmuir等温吸附规律。在煤岩破裂阶段,瓦斯解吸量和解吸速率都急剧增大,瓦斯渗透率的变化表现为少许滞后于应变的特点;在瓦斯压力较低的情况下,煤岩渗透性能受含水饱和度的影响显著,破裂后气测渗透率值比压密阶段高近6倍,含水饱和度增大后,煤岩破裂前后气测渗透率变化规律大致相同,虽然增大了煤岩孔隙压力,但煤岩变形破裂全过程中测定的气测渗透率反而降低。
- 肖晓春潘一山吕祥锋罗浩李忠华
- 关键词：煤岩瓦斯流动吸附解吸
- 基于神经网络的岩石强度准则研究被引量：6
- 2014年
- 传统的岩石强度预测均使用经典强度准则.该文使用神经网络在单轴及三轴加载情况下对岩石强度准则进行研究,搜集来的各种岩石相关数据随机划分成训练和验证子集.将抗压强度σ0和最小主应力σ3作为输入值,最大主应力值σ1f作为输出值训练神经网络.使用训练后的神经网络预测试验岩体破坏时的σ1f,同时使用相同的训练子集反演Hoek-Brown经验公式的常数m.使用测试数据对训练后神经网络预测的目标岩石强度的准确性进行验证,同时将测试数据带入两类Hoek-Brown（m值的取值不同）经验公式预测目标岩石强度（岩体破坏时的σ1f）.比较神经网络和Hoek-Brown预测结果表明神经网络预测结果的均方差减小了30％～40％,决定系数增加了0.05～0.08,更接近于1.说明使用ANN对岩石强度进行预测能适应的加载范围较宽,且适合岩石种类多变的复杂非线性情况,灵活准确.
- 崔铁军马云东肖晓春
- 关键词：神经网络岩石强度HOEK-BROWN准则
