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中國礦業大學學報

期刊英文名:Journal of China University of Mining & Technology

  《中國礦業大學學報》,雙月刊,創刊于1955年,是教育部主管,中國礦業大學主辦的礦業類權威學術期刊,是中文核心期刊和中國科技核心期刊,被Ei、CSCD等重要數據庫收錄。
  • 作者(Author):孫偉宋如意王宇航
    關鍵詞(KeyWords):視覺匹配 融合濾波 慣性 滑動窗口濾波 多狀態約束卡爾曼濾波

    摘要:利用單目相機獲取的地物特征輔助慣性導航系統解算,可有效減小單一慣導系統工作時引起的定位誤差發散.結合定位精度和時效性對最優匹配濾波算法的要求,提出滑動窗口濾波(SWF)和多狀態約束卡爾曼濾波(MSCKF)兩種融合算法,并對視覺/慣性組合系統進行誤差補償,分析特征密度、特征跟蹤長度和窗口大小對定位精度的影響,采用相同測試數據集分別對兩種濾波方法進行對比實驗.結果表明:1)在可見特征較多條件下,SWF和MSCKF算法定位結果精度均優于純慣性系統(INS)解算精度;2) SWF算法解算精度高于MSCKF算法解算精度;3)相比于SWF算法,MSCKF算法對參數變化更敏感;特征數增多時,MSCKF算法定位精度提高、計算復雜度更低;4)適當改變特征跟蹤長度和窗口取值,不同濾波融合方案解算結果精度可小幅提高. 
  • 作者(Author):王慶管志川張波劉永旺李成楊勝利
    關鍵詞(KeyWords):聲波頻譜 聲傳播 雷達圖 拉應力

    摘要:基于聲波頻譜特性對鉆桿等周期性管柱中信息傳輸的重要性,提出了基于改進雷達圖法的聲波頻譜多級評價方法.該方法針對頻譜中通阻帶交替分布的特性,選取通帶上限頻率、通帶下限頻率、通帶寬度、通帶內峰值、通帶內峰值對應頻率和通帶能量作為評價通帶特性的三級指標,將通帶評價函數值作為評價頻譜特性的二級指標.基于雷達圖法構造了多指標的評價向量與評價函數,通過對評價函數值的計算量化表征通帶與頻譜特性.研究了軸向拉應力對管柱中聲波頻譜特性的影響,并建立了判別標準.結果表明:拉應力的存在對聲波頻譜及頻譜中通帶特性影響顯著,隨拉應力增加,頻譜特性評價指標先增后減,存在頻譜特性最優的峰值點.該結果能夠用來指導載波頻率的優選和聲波中繼器位置的設計,從而降低井下因素對鉆柱中信號的不利影響.
  • 作者(Author):王璟明肖佃師盧雙舫孔星星范青青
    關鍵詞(KeyWords):蘆草溝組 頁巖油儲層 儲層表征 儲層分級 孔喉大小分區

    摘要:對頁巖儲層進行表征與描述進而建立一套適合頁巖儲層的分級方案,能夠為蘆草溝組頁巖油開發提供重要依據.本文以吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁巖油儲層為例,結合場發射掃描電鏡、高壓壓汞、核磁共振等實驗手段對儲層進行表征,基于高壓壓汞分形的理論對孔喉進行分區,并對不同區間孔喉聚類分析實現儲層分類,認為Ⅰ類儲層到Ⅳ類儲層到無效儲層,其可動油飽和度依次減小.研究結果表明:1)對壓汞曲線進行分形,確定壓汞曲線的拐點在0.98,7.35,49.00 MPa附近,對應孔喉半徑分別為750,100,15 nm.2)蘆草溝組頁巖油儲層孔喉可劃分為微孔(<15 nm)、小孔(15~100 nm)、中孔(100~750 nm)和大孔(>750 nm)4類.3)根據其含量并結合物性將儲層分為Ⅰ~Ⅳ儲層和無效儲層5類:Ⅰ類儲層(?>14%,K>0.08 mD)、Ⅱ類儲層(12%<?<14%,K>0.014 mD)、Ⅲ類儲層(8%<?<12%,K>0.014 mD)、Ⅳ類儲層(5%<?<8%,K>0.005 mD)、無效儲層(?<5%,K<0.005 mD).由Ⅰ類儲層至無效儲層大孔和中孔含量依次變少,小孔呈現先增加后降低的趨勢;儲集空間由殘余粒間孔、粒間溶孔、粒內溶孔過渡為晶間孔和微裂縫;壓汞形態由陡直線狀、緩平臺狀、緩直線狀過渡為上凸狀;T2譜形態由雙峰型、粗單峰型過渡為弱雙峰型,儲層流體可動性由好變差
  • 作者(Author):吳浩劉銳娥左智峰王懷廠
    關鍵詞(KeyWords):致密砂巖 山1-盒8段 地層水產狀 控制因素 天環坳陷

    摘要:為闡明致密砂巖儲層氣水分布特征及其主控因素,以天環坳陷北段上古生界致密砂巖儲層為例,綜合試產資料、氣驅水核磁共振、圧汞等分析手段,在儲層基本特征分析基礎上,系統研究了天環坳陷北段山1-盒8段地層水賦存特征和氣水分布規律,總結了氣水分布規律的主控因素,認為多因素控制下山1-盒8段氣水空間分布差異顯著,縱向上孤立分布,平面上零散分布.研究結果表明:1)山1-盒8段地層水為氯化鈣型IV與V類,孔喉半徑截止值0.06μm和0.20μm將地層水產狀劃分為束縛水、滯留水和可動水;2)平面上,山1段產水層較局限,僅分布在中部砂帶;盒8段產水層分布較多,產水量較高,全區僅在東北和西南部分井未產水;縱向上,山1到盒8段,水層逐漸增多、厚度增大,且水層多以透鏡狀分布在孤立砂體中,其分布沒有氣層連續性好;3)現今構造與成藏關鍵期古構造對氣水分布影響不明顯,廣覆分布的煤系烴源巖造成的油氣不飽和充注、儲層物性好壞及裂縫發育程度是制約著氣水分布的主控因素,使得產氣層多分布在裂縫相對不發育區,較大產水量井主要分布于裂縫相對發育區. 
  • 作者(Author):易定紅王建功王鵬李翔石亞軍張正剛喬柏翰張世銘韋志峰賈生龍
    關鍵詞(KeyWords):天然氣勘探 沉積演化 沉積環境 新近紀 茫崖地區 柴達木盆地

    摘要:為了評價柴達木盆地西部茫崖地區天然氣成藏地質條件以及預測下一步天然氣勘探的有利區帶,本文在巖心觀察和鉆/測井資料分析的基礎上,結合巖石薄片觀察,粒度、重礦物和地球化學敏感參數分析結果,對該地區新近紀的沉積演化和沉積環境特征進行了詳細研究,認為茫崖地區的上干柴溝組和下油砂山組在干旱氣候背景下具備較優越的烴源巖條件和下生上儲式和自生自儲式儲蓋組合條件.研究結果表明:新近紀茫崖地區主要受彎梁物源的影響,穩定重礦物含量高,發育遠源緩坡退積型辮狀三角洲-湖泊沉積體系和內源碳酸鹽巖-膏鹽巖沉積體系,發育碳酸鹽巖灘壩和陸源碎屑灘壩2類天然氣優質儲集體;受青藏高原隆升的影響,湖盆沉積中心不斷向東遷移.上干柴溝組沉積時氣候干旱,Sr/Cu值大于10,下油砂山組沉積時氣候以干冷為主,波動性明顯,伊利石質量分數為54.27%,Sr/Cu值變化較大,上油砂山組沉積時干旱化程度加劇,發育鹽湖沉積;物源規模不斷減小,辮狀三角洲發生退積作用.綜合分析認為油南—黃瓜峁—開特—油墩子構造帶新近紀上干柴溝組至下油砂山組沉積時處于濱淺湖—半深湖亞相沉積環境,優質烴源巖和灘壩砂儲集體發育,具備優越的生儲蓋組合條件,是天然氣勘探的有利區帶,勘探潛力大. 
  • 作者(Author):吳智平張飛鵬李偉幽鵬飛付立新李宏軍樓達
    關鍵詞(KeyWords):磷灰石裂變徑跡 熱演化史模擬 構造演化 中生代 黃驊坳陷

    摘要:為明確黃驊坳陷中生代構造演化過程,基于鉆井、巖心資料,運用磷灰石裂變徑跡方法,結合區域地質背景,揭示了黃驊坳陷中生代地層沉積—抬升剝蝕過程及低溫熱年代學響應特征,重建盆地構造演化過程.認為黃驊坳陷中生代構造經歷了多期次、多性質的演化過程,并且上古生界煤系烴源巖具有3次生烴過程.結果表明:1)樣品平均徑跡長度Lm為(9.04±1.39)μm到(11.20±1.66)μm,呈混合分布的特點;裂變徑跡年齡包括239~200 Ma,160~140 Ma,130~110 Ma,100~80 Ma,65~55 Ma,20~10 Ma和5~0 Ma等7個年齡組,239~200 Ma階段為印支運動晚期擠壓抬升,160~140 Ma階段為燕山運動早期擠壓抬升,130~110 Ma階段為燕山中期差異伸展局部隆升,100~80 Ma階段為燕山晚期區域抬升事件,65~55 Ma階段為孔店組沉積期差異伸展局部隆升,20~10 Ma階段為區域抬升事件,5~0 Ma為滄縣隆起局部隆升事件;2)研究區中生代經歷了早-中三疊世(T1+2)穩定克拉通沉積階段、晚三疊世(T3)印支晚期抬升剝蝕階段、早-中侏羅世(J1+2)差異沉降階段、晚侏羅-早白堊世初期(J3+K1初期)擠壓抬升階段、早白堊世(K1)差異沉降階段、晚白堊世(K2)抬升剝蝕階段等6個演化階段;3)多期次構造演化導致了上古生界煤系烴源巖具有早-中三疊世、早白堊世及古近紀3次生烴階段,多次生烴過程對深層油氣藏勘探具有指導意義. 
  • 作者(Author):張琴梁峰梁萍萍周尚文郭為郭偉盧斌劉衛紅
    關鍵詞(KeyWords):龍馬溪組頁巖 非均質性 分形特征 主控因素 威遠頁巖氣田

    摘要:為更好表征頁巖孔隙結構的非均質性以及明確非均質性對頁巖氣富集影響作用,文中選取40塊威遠地區下志留統龍馬溪組井下樣品進行TOC,XRD衍射、低溫氮氣吸附以及甲烷等溫吸附等一系列分析測試.從孔隙結構和礦物成分兩個層次探討了頁巖分形維數的影響因素,認為頁巖的分形維數受微孔發育影響.研究結果表明:頁巖非均質性很強,下志留統龍馬溪組龍一1亞段的1~4小層的TOC、礦物成分、孔隙度均存在較大差異,其中1小層中下部TOC、石英含量以及孔隙度值都較高.基于氮氣吸附測試,采用FHH模型計算了頁巖分形維數,計算結果表明頁巖的分形維數介于2.590~2.750,平均值為2.670,其中1小層中下部分形維數最高,其次為3小層,2、4小層及1小層上部分形維數較小.TOC與生物石英含量控制了微孔的發育,因此高TOC與高石英含量均導致頁巖分形維數增大;黏土、碳酸鹽巖以及長石由于主體發育大孔,使得頁巖孔徑增大,故其含量的增加會導致頁巖分形維數減小.1小層中下部由于具有豐富的氣體物質來源(TOC)、儲集空間以及保存條件(分形維數大,氣體擴散解吸滲流困難)導致在1小層中下部頁巖氣含氣量最高,另外由于脆性礦物含量高,利于壓裂形成縫網,因此1小層中下部為最有利的頁巖氣甜點段. 
  • 作者(Author):王登科魏強魏建平白鑫于充張平
    關鍵詞(KeyWords): 工業CT掃描 裂隙結構 分形維數 分形滲流模型

    摘要:利用工業CT掃描實驗系統對煤樣進行了無損掃描,獲取了煤樣內部裂隙結構的發育程度與分布特征;基于分形理論計盒維數法的計算原理與煤樣CT二維斷面圖的圖像數據,利用MATLAB軟件計算了煤樣裂隙結構的二維分形維數,結合二維分形維數與三維分形維數之間的理論關系,得到了煤樣裂隙結構的三維分形維數,分析了分形維數與煤樣內部裂隙結構發育程度之間的關系;在此基礎上,結合滲流理論,建立了煤的分形滲流模型.研究結果表明:分形維數可有效反映煤樣內部裂隙結構的發育程度,分形維數越大,裂隙越發育;所建的分形滲流模型是準確合理的,可用于預測煤的滲透性.研究結果可為煤層瓦斯抽采和煤礦安全生產提供理論支撐. 
  • 作者(Author):白曉宇張明義王永洪匡政閆楠朱磊
    關鍵詞(KeyWords):GFRP抗浮錨桿 黏結強度 彎折影響系數 抗拔承載力 黏結-滑移

    摘要:采用倒置的混凝土底板開展GFRP抗浮錨桿與其黏結性能的現場試驗,探究實際工程中GFRP抗浮錨桿在混凝土底板中的受力特性,并測量GFRP抗浮錨桿與混凝土底板的相對滑移.結果表明:GFRP抗浮錨桿主要發生剪切滑移與拔斷兩種破壞形態,GFRP抗浮錨桿的彎折長度越大,其破壞荷載和極限抗拔承載力越小;直徑28 mm的GFRP抗浮錨桿的彎折影響系數為0.56~0.89,彎折處理后GFRP抗浮錨桿的滑移量比未經彎折的滑移量小;未彎折與彎折處理后的GFRP抗浮錨桿相比,錨桿與混凝土的平均黏結強度提高1.6倍,錨桿桿體與混凝土底板的平均黏結強度隨彎折長度的增加呈線性減小的趨勢;通過將錨桿彎折或增加錨桿彎折長度的方法來提高GFRP抗浮錨桿與混凝土底板的抗拔承載力不可行,建議采取增大錨桿直徑、增加混凝土底板厚度和增設應力擴散托盤等措施. 
  • 作者(Author):李東陽王波劉波張壘志王杰張添琦
    關鍵詞(KeyWords):相似模型 老采空區 超載試驗 穩定性評價

    摘要:為研究某城市地下雙層不規則老采空區巖層的承載能力,采用三維相似模型方法對其進行了試驗評估.根據相似模擬理論,選用河砂類相似材料,采用砌筑法建立了相似模型.對巖層進行逐級豎向加載試驗,監測了巖層位移、礦柱和頂板應變的變化,同時采用內窺鏡拍攝了頂板和礦柱的破壞演變過程.結果表明:隨著巖層表面荷載的增加,上層采空區頂板經歷了穩定變形階段、不均勻變形階段,最終進入局部破壞階段.根據影像記錄:該區域上層采空區頂板先于礦柱出現受拉開裂破壞,然后礦柱出現剪切破壞現象.下層采空區由于開采規模較小,對該區域巖層穩定性影響甚微.因此,要從防止頂板拉裂的角度來控制巖層的穩定性,并建議地表荷載不超過0.7 MPa. 
  • 作者(Author):李利萍潘一山鞠翔宇吳金鵬
    關鍵詞(KeyWords):超低摩擦效應 平均應力 動力載荷 沖擊地壓 塊系巖體

    摘要:提出了超低摩擦型沖擊地壓概念,研究了其發生機理,建立了超低摩擦型沖擊地壓理論模型,并試驗驗證了模型的正確性.以花崗巖塊體和煤塊體為研究對象,利用自主研制的超低摩擦試驗裝置,對3種不同特征工作塊體施加軸壓、圍壓、垂直振動和水平沖擊共同作用,進行塊系巖體的超低摩擦效應試驗研究,得到了工作塊體水平位移隨平均應力變化規律.結果表明:平均應力對超低摩擦效應影響存在強弱區間、波動特征.塊系煤巖體的超低摩擦效應強度隨水平沖擊幅值增大而增加,水平沖擊擾動是誘發超低摩擦效應發生的直接原因. 
  • 作者(Author):韓觀勝靖洪文蘇海健尹乾吳疆宇高遠
    關鍵詞(KeyWords):巖石力學 水冷卻 熱沖擊 力學行為 強度參數

    摘要:為研究遇水冷卻溫度對高溫狀態砂巖力學行為的影響,對處于自然狀態和遇水冷卻后的砂巖進行波速測試、單軸壓縮試驗以及試驗全過程聲發射信號監測.結果表明:試樣密度衰減率Kρ和波速衰減率Kv隨著峰后遇水冷卻溫度的降低表現為先小幅度波動再逐漸減小的趨勢;隨著峰后遇水冷卻溫度的降低,試樣在應力-應變曲線中表現出壓密段變短,峰值應變減小的趨勢;試樣單軸抗壓強度和彈性模量均隨著峰后遇水冷卻溫度的降低而增大.最后,基于試樣在高溫爐內自然冷卻所用時間的統計數據,擬合了試樣在高溫爐內自然冷卻情況下實時溫度與時間的關系式. 
  • 作者(Author):張路路魏建平溫志輝王登科宋大釗王洪磊
    關鍵詞(KeyWords):煤粒 瓦斯擴散 動態擴散系數 流態 分形特征

    摘要:為準確地描述瓦斯在煤粒中的擴散全過程,本文根據氣體在不同尺寸孔隙中的擴散特性,導出隨孔隙尺寸和孔隙壓力變化的動態擴散系數,并將其作為變量代入到單一孔徑擴散模型中;隨后根據孔隙的分形特性,將單一孔徑毛細管內的擴散推廣至宏觀球形煤粒內的擴散,并通過煤粒解吸實驗和壓汞實驗對模型進行驗證.結果表明:無論是在擴散前期還是后期,所建立模型的計算結果,都能與實驗數據吻合.新模型將擴散系數視為與氣體流態相關的變量,與經典單孔隙擴散模型和雙孔隙模型相比有較大的優勢,且涵蓋了經典單孔隙擴散模型、雙孔隙模型以及三孔隙模型,并將其推廣到多孔隙模型. 
  • 作者(Author):梁冰石迎爽孫維吉房勝杰賈立鋒趙航
    關鍵詞(KeyWords):煤層氣 雙層合采 層間距 解吸 層間干擾

    摘要:為了探究層間距對雙層煤層氣藏合采解吸的影響,利用自主設計的雙層煤層氣藏合采模擬實驗裝置,開展了層間距為初始模擬變量的雙層煤層氣藏合采解吸模擬實驗,模擬層間距為50,60,70,80,90和100 m,分析了各模擬層壓力變化規律,以及層間距對雙層合采模擬解吸層間干擾的影響.結果表明:多層煤層氣藏合采時,各儲層處的液面壓力受層間距的影響存在一定的差距,各儲層的實際生產壓差也不盡相同,從而導致各儲層的見氣時間也不一定相同;雙層合采模擬解吸過程中,各模擬層受干擾程度均是0~10 min時間內最強,之后隨著解吸的進行逐漸減弱;當層間距為初始變量,初次同時產氣時的雙層合采模擬解吸實驗過程中的層間干擾程度,是初次同時產氣時的儲層壓差、儲層處的液面壓力差以及各儲層實際生產壓差的差共同作用的結果. 
  • 作者(Author):李波波李建華楊康任崇鴻許江高政
    關鍵詞(KeyWords):煤巖 壓縮系數 滲透率 孔隙壓力 含水率

    摘要:為探究孔隙壓力與水分變化引起的煤基質壓縮體積變化及其對煤巖滲透率的影響規律,采用液氮吸附實驗和壓汞實驗結合的方法計算煤基質壓縮系數,并分析煤巖孔隙結構特征.開展不同含水率條件下孔隙壓力升高的煤巖滲流實驗,構建考慮水分和孔隙壓力綜合作用的滲透率模型,體現煤巖孔隙結構和瓦斯滲流的關聯性.結果表明:煤基質壓縮系數可使煤巖壓縮體積變化量化,而且煤巖滲透率與孔隙壓力呈指數函數關系.孔隙壓力恒定時,滲透率隨含水率的增大而減小.對比分析滲透率模型計算的壓縮系數與孔隙結構實驗計算值,說明孔隙結構對煤巖吸附及滲透特性有控制作用. 
  • 作者(Author):劉世奇桑樹勛MA Jingsheng王鑫方輝煌王鶴高德燚
    關鍵詞(KeyWords):達西滲透率 視滲透率 擴散 滑流 孔裂隙滲流網絡模型

    摘要:基于沁水盆地南部無煙煤納米尺度滲流網絡模型,開展了考慮滑流、擴散、氣體解吸/吸附和達西流動的CH4運移滲流物理仿真模擬,探討了無煙煤納米孔隙視滲透率和CH4的微觀流動形態.研究發現,滲流物理仿真模型量化了滑流、擴散以及氣體性質對視滲透率的作用,受CH4滑流和擴散的影響,無煙煤納米孔隙的視滲透率大于達西滲透率.無煙煤納米孔隙視滲透率與切向動量協調系數(β)、氣體壓力和孔徑具有顯著的負指數關系;Knudsen數(Kn)隨氣體壓力降低和孔徑減小,以非線性趨勢增加,受其影響視滲透率表現為非線性氣體壓力關系;滑移系數則隨β和氣體壓力的降低而升高.當β<0.1、氣體壓力小于等于8 MPa時,孔徑為2~50 nm的中孔和孔徑為50~100 nm的大孔中的滑流和擴散作用迅速增大,對CH4產出和煤層氣開發效率至關重要. 
  • 作者(Author):聶海寬何治亮劉光祥張光榮盧志遠李東暉孫川翔
    關鍵詞(KeyWords):頁巖氣 龍馬溪組 富集規律 主控因素 勘探方向

    摘要:中國已成為世界上第3個掌握頁巖氣勘探開發技術的國家.為了總結頁巖氣地質理論研究成果、勘探開發經驗及教訓,基于我國頁巖氣勘探開發實踐和理論研究進展,在解剖商業開發頁巖氣田和典型頁巖氣鉆井特征基礎上,系統分析了富有機質頁巖發育、儲層類型和特征、頁巖含氣能力和含氣量等基礎地質理論的研究現狀和關鍵科學問題,并對頁巖氣富集主控因素進行了分析.建議加強富有機質頁巖發育、頁巖成巖作用、有機-無機相互作用及優質儲層形成機制、含氣量的控制因素和定量評價、不同類型頁巖氣藏富集主控因素和分布規律等研究;提出了戰略展開、戰略突破和戰略準備3個層次的勘探優選方向.戰略展開區主要是四川盆地五峰組—龍馬溪組深層頁巖氣和常壓頁巖氣;戰略突破區主要指四川盆地海相寒武系、海陸過渡相二疊系和陸相侏羅系;戰略準備區主要包括四川盆地三疊系、鄂爾多斯盆地三疊系以及東部陸相盆地白堊系、古近系、新近系等.四川盆地五峰組—龍馬溪組深層頁巖氣和常壓頁巖氣面積和資源量較大,其中深層頁巖氣埋深大于3 500 m的面積為12.8×104 km2,鉆井也取得良好效果,建議優先開展四川盆地五峰組—龍馬溪組深層頁巖氣和常壓頁巖氣開發技術攻關. 
  • 作者(Author):林柏泉王正王瑞
    關鍵詞(KeyWords):高壓氣液 脈動 多級 致裂

    摘要:隨著煤礦開采深度增加和難抽采煤層增多,對高瓦斯突出煤層增透技術的要求也不斷提高.通過掃描電鏡測試、分形維數分析、動態應變測試以及紅外熱成像分析等現代化分析測試手段,對高壓氣液兩相射流裂紋擴展及致裂機理進行研究。結果表明:在兩相射流沖擊作用下,煤體裂隙發育明顯,孔隙發生破碎并與裂隙相互貫通,煤樣按照比表面積計算的分形維數D1平均增加1.98%。在相同射流條件下,煤樣直徑從2 mm增加到4 mm,周向裂紋出現時的壓力閾值從10 MPa增加到了12 MPa。孔隙結構改變及宏觀裂紋擴展是高壓氣相與高壓液相共同交互響應的結果。

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