【摘要】：我國中西部地區(qū)存在著大量的煤炭資源和石油資源重疊區(qū),在煤炭資源開采過程中,早期廢棄的石油井對礦井的安全高效開采產(chǎn)生重大影響,增加了潛在的安全隱患和開采風(fēng)險。其中,年代久遠(yuǎn)的廢棄石油井內(nèi)生成各種有毒有害氣體,經(jīng)過滲流在煤巖體中形成大量的賦集,對井內(nèi)生產(chǎn)工人的生命安全造成巨大威脅。因此,研究裸眼廢棄石油井內(nèi)石油在煤巖體中的滲流范圍和形態(tài)、滲流速度及廢棄石油井內(nèi)的壓力變化,進(jìn)而確定由廢棄石油產(chǎn)生的有毒有害油型氣的擴(kuò)散規(guī)律,對廢棄石油井的災(zāi)害治理有重要意義。以雙馬煤礦10104105工作面和馬探31裸眼廢棄石油井為工程背景,采用實驗室煤巖體力學(xué)特性分析、實驗室相似實驗和數(shù)值分析相結(jié)合的方法。通過現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果的分析對實驗室模擬及數(shù)值計算結(jié)果進(jìn)行反推驗證。根據(jù)實驗室和現(xiàn)場相結(jié)合的方式,確定廢棄石油井內(nèi)石油在煤巖體中的滲流規(guī)律。研究結(jié)果表明:1廢棄石油產(chǎn)生的油型氣的擴(kuò)散范圍大于廢棄石油在煤巖體的滲流范圍。廢棄石油是有毒有害氣體產(chǎn)生的源頭,所以經(jīng)過物理化學(xué)反應(yīng)的油型氣體擴(kuò)散范圍大于廢棄石油的滲流范圍。2廢棄石油井中的石油在煤巖體中的滲流形成以石油井為中心的橢球體,橢球體的滲流半徑為240 m-260m,油型氣的擴(kuò)散半徑大于260m,結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果及數(shù)值分析可知小于300m。3廢棄石油井中石油在煤巖體中滲流速度整體較小,在巖體中的滲流速度小于7m/a-9m/a在煤體中的滲流速度。在壓力為10MPa時,廢棄石油在煤體中的平均滲流速度為8m/a。廢棄石油井中壓力變化整體呈現(xiàn)先增大然后趨于穩(wěn)定的狀態(tài),最終和煤巖體形成一個動態(tài)平衡系統(tǒng),經(jīng)過實驗室試驗和數(shù)值分析計算結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測反向推導(dǎo)驗證分析可知,馬探31裸眼廢棄石油井內(nèi)壓力為10Mpa～15MPa。
【圖文】：

主要技術(shù)路線圖

Ⅰ--相對飽和區(qū) Ⅱ--非飽和區(qū) Ⅲ--非濕潤區(qū)圖 2.1 煤體濕潤區(qū)的分布石油在煤中滲流過程中，石油的滲流會不斷破壞煤體的結(jié)構(gòu)和固有物理力學(xué)性油在煤體中滲流時，使煤體處于密封狀態(tài)下，廢棄石油首先經(jīng)過大的裂縫通道運(yùn)且不斷地擴(kuò)展原有的孔隙和裂隙通道。在原有孔隙通道不斷擴(kuò)展的過程中，廢棄開始向微小的裂隙通道滲流濕潤。具體石油滲流過程大致可分為三個過程。在進(jìn)油過程中，加壓石油克服了煤體的內(nèi)阻，沿著煤體的主連通裂縫通道進(jìn)入。 在煤體的原始狀態(tài)下，主要裂縫僅占所有裂縫的一小部分，并且連通通道較此在滲流開始時，煤體明顯漏油。在儲油過程中，隨著壓力的增加，煤體的孔隙裂縫系統(tǒng)在壓力作用下逐漸膨脹大。隨著時間的推移，，石油繼續(xù)滲入煤體中并在孔隙裂縫中形成保留過程。這也滲和潤濕的主要過程，主要為煤體吸收。煤體最終潤濕所需的油的主要部分來源孔隙通道中的滲油。隨著石油繼續(xù)滲入煤中，煤體中的油趨于飽和，并且油的攝度大大減弱。因此，煤體中油的的儲存過程主要為非彈性儲油和彈性儲油階段。在吸油過程中，煤體結(jié)構(gòu)決定的內(nèi)部毛細(xì)管力通過吸收微孔裂隙中低速滲流的
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD821

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2600303