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[发明专利]一种螺旋渐进式封孔管及其封孔方法-CN202310053722.2在审
发明人：王圣程;陈学习;苏善杰;毕瑞卿;高亚楠;姜慧;薛熠;黄兰英;夏红春;禄利刚 -专利权人：徐州工程学院;华北科技学院（中国煤矿安全技术培训中心）;中国矿业大学
申请日： 2023-02-03 - 公布日： 2023-10-10 - 主分类号： E21F7/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种螺旋渐进式封孔管及其封孔方法，采用多个螺旋渐进式封孔管同轴连接进行瓦斯封孔抽采工作，由于螺旋渐进式封孔管的螺旋渐进螺纹片最大直径大于钻孔直径，在将其旋转进入钻孔过程中，能嵌入孔壁的煤体内，且保持封孔管与钻孔为同心圆，在后续注浆进行密封过程中，柔性注浆管在钻孔内沿着螺旋渐进螺纹片的螺旋方向旋转拉出，使得聚氨酯高分子发泡材料能在封孔管与钻孔孔壁之间均匀分布；同时由于螺旋渐进螺纹片的阻挡作用，使聚氨酯高分子发泡材料在其内部膨胀，材料在发泡膨胀过程中不仅沿钻孔轴向方向产生带压效应，在钻孔径向上也产生带压效应，从而能有效提高封孔质量，减少漏风的情况，最终提高瓦斯抽采效果。
一种螺旋渐进式封孔管及其方法

[发明专利]一种多级致裂页岩增产页岩气的方法-CN202211018473.5在审
发明人： 苏善杰;王圣程;高峰;高亚楠;张志镇;蒋玄;侯鹏;薛熠 -专利权人：徐州工程学院
申请日： 2022-08-24 - 公布日： 2023-08-29 - 主分类号： E21B43/26 文献下载
摘要：本发明公开了一种多级致裂页岩增产页岩气的方法，先向页岩气井内脉动注入含吸水树脂的水，对页岩层进行冲击产生多条裂缝，形成一级致裂过程；接着向页岩气井注入液氮及金属钠颗粒，裂缝内留存已经饱和吸水的树脂，此时液氮对页岩层降温低于冰点后，已经饱和吸水的树脂冻结成冰并快速膨胀，形成二级致裂过程；然后当注入的液氮随着持续气化后，进一步冻结页岩吸附的水和吸水树脂，形成三级致裂过程；当页岩层的温度超过冰点时，吸水树脂上膨胀的冰融化成水，此时金属钠颗粒与水接触发生化学反应放出大量的热，使页岩层温度快速上升形成对低温页岩层的热冲击，形成四级致裂过程，从而完成页岩层多级致裂过程，能有效提高页岩气的开采效率。
一种多级页岩增产方法

[发明专利]基于巴西圆盘实验考虑的各向异性岩石真实剪切断裂计算方法-CN202310589131.7在审
发明人：薛熠;梁鑫;杨博鹍;时旭阳;张云;滕腾;苏善杰;刘建强;周阳 -专利权人：西安理工大学
申请日： 2023-05-24 - 公布日： 2023-08-18 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了基于巴西圆盘实验考虑的各向异性岩石真实剪切断裂计算方法，具体为：收集深部各向异性储层岩石的物理力学参数、工程地质环境参数和双边缺口巴西圆盘几何参数；根据几何参数，绘制模拟不同层理角度真实剪切断裂的岩体计算域；对计算域添加固体力学场、历史应变场以及相场等多个物理场，建立相互耦合的各向异性真实剪切相场模型，并采用交错方案求解耦合，保持位移加载速率不变，重复上述步骤，直至岩石完全剪切断裂。该方法充分考虑岩石的各向异性特征以及工程地质环境特征，定量地表征了各向异性岩石真实剪切断裂模式，为评价深部地下工程施工过程中岩石的力学参数提供了重要参考。
基于巴西圆盘实验考虑各向异性岩石真实剪切断裂计算方法

[发明专利]一种钻场穿层钻孔免密封高浓度抽采瓦斯的方法-CN202310594852.7在审
发明人： 苏善杰;王圣程;蔡峰;高亚楠;高峰;侯鹏;师访;薛熠;蒋玄;王惠民 -专利权人：徐州工程学院;中国矿业大学;安徽理工大学
申请日： 2023-05-25 - 公布日： 2023-07-14 - 主分类号： E21B43/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种钻场穿层钻孔免密封高浓度抽采瓦斯的方法，通过三个气囊密封墙分别形成整体连通空间、第一压力缓冲空间和第二压力缓冲空间，在瓦斯抽采时，使整体连通空间的负压持续大于第一压力缓冲空间的负压，第一压力缓冲空间的负压持续大于第二压力缓冲空间的负压，形成阶梯式压力缓冲密封，该方式能使抽采过程中三个气囊密封墙在各自压差的作用下，密封程度越来越紧；同时阶梯式压力缓冲密封能保证各个气囊密封墙两侧的压差均低于气囊密封墙最大承受压力，防止其变形导致密封失效；通过压力逐渐递减，最终能在高负压、大流量进行瓦斯抽采的前提下，保证瓦斯抽采时的持续密封性，降低外部空气进入抽采管路的可能性，从而保证瓦斯抽采浓度。
一种钻场穿层钻孔密封浓度瓦斯方法

[发明专利]一种气水联动密封松软煤层钻孔的方法-CN202310594846.1在审
发明人：王圣程;蔡峰;高亚楠;苏善杰;李海鉴;张云峰;薛熠;黄兰英;夏红春;禄利刚 -专利权人：徐州工程学院;安徽理工大学;中国矿业大学
申请日： 2023-05-25 - 公布日： 2023-07-07 - 主分类号： E21B43/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种气水联动密封松软煤层钻孔的方法，先获取当前瓦斯抽采钻孔的实际情况得出孔周裂隙封堵情况，然后布设瓦斯抽采管，使孔周裂隙带最远边界处位于第二气囊和第三气囊之间，接着向第二气囊和第三气囊之间的密闭空间内注水，水在松软煤体裂隙内扩散，水与松软煤体结合后形成类似面团的不透气泥化后煤体，进而使泥化后煤体堵塞空气运移通道，确保注入的水已扩散到孔周裂隙最远边界，使得泥化后煤体形成一个封堵层，实现钻孔高质量高效密封。另外完成当前瓦斯抽采钻孔的抽采后，先进行放水和放气的操作，然后将首端管、中间管、末端管以及各个气囊回收，实现重复利用，进而大大降低瓦斯抽采钻孔的密封成本。
一种联动密封松软煤层钻孔方法

[发明专利]一种酸碱溶液冲击致裂煤体强化瓦斯抽采装置及方法-CN202310128869.3在审
发明人：王圣程;蔡峰;苏善杰;高亚楠;胡东亮;张雷林;黄兰英;禄利刚;曹海涛;黄鹏程 -专利权人：徐州工程学院;安徽理工大学;中国矿业大学
申请日： 2023-02-17 - 公布日： 2023-04-28 - 主分类号： E21B43/27 文献下载
摘要：本发明公开了一种酸碱溶液冲击致裂煤体强化瓦斯抽采装置及方法，先将含有裂隙支撑球的酸液注入增透孔中进行脉动压裂，在压裂时酸液会对煤体进行腐蚀溶解及冲击作用，使裂隙沿着煤体弱面开裂，并且产生裂隙后裂隙支撑球会进入裂隙内对裂隙进行支撑，并排出酸液；接着向钻孔内注入碱液，部分碱液与残留的酸液进行中和反应后，剩余碱液进一步冲击并腐蚀溶解煤体内的矿物质等；并且碱液使裂隙支撑球的微孔通畅，进而通过各个微孔进入裂隙支撑球内与氧化钙发生放热反应，裂隙内温度持续升高，进一步提高碱液的冲击及腐蚀溶解相协同的致裂煤体效果，从而使煤体增透卸压充分、延缓裂隙网络闭合，有效提高增透效果，保证瓦斯抽采效率。
一种酸碱溶液冲击致裂煤体强化瓦斯装置方法

[发明专利]一种强化地面钻井压裂的装置及确定压裂情况的方法-CN202310128870.6在审
发明人： 苏善杰;王圣程;高亚楠;蔡峰;高峰;侯鹏;师访;薛熠;蒋玄;王惠民 -专利权人：徐州工程学院;中国矿业大学;安徽理工大学
申请日： 2023-02-17 - 公布日： 2023-04-14 - 主分类号： E21B43/27 文献下载
摘要：本发明公开了一种强化地面钻井压裂的装置及确定压裂情况的方法，先在地面钻井穿越煤层后继续施工形成钻井底部空间，并在钻井底部空间内布置气囊，用于避免酸碱液在致裂时进入钻井底部空间，并且在致裂结束后，使酸碱液排至钻井底部空间下部岩层内；通过向地面钻井内交替注入酸液和碱液进行致裂冲击，用酸液和碱液的溶解和溶蚀煤体内胶结物、矿物质及堵塞物的功能，提高压裂效果；并且酸液压裂后携带定位支撑球进入裂隙进行支撑，延缓其闭合，其还能随碱液压裂时移动。完成致裂后，定位支撑球已经分布在裂隙内，通过定位器探测器能获知各个定位支撑球在煤层内的位置，进而能得出本次致裂后裂隙的发育及开裂情况，用于确定下一地面钻井的布设位置。
一种强化地面钻井装置确定情况方法

[发明专利]一种强化地面钻井水力压裂增透效果的方法-CN202110772658.4有效
发明人：王圣程;夏红春;胡东亮;卢守青;苏善杰;侯鹏;黄兰英;禄利刚;宋雪娟;张朕;吴静晰;王艳;杨硕;金煜皓;杨捷;宋雷 -专利权人：徐州工程学院
申请日： 2021-07-08 - 公布日： 2023-03-17 - 主分类号： E21B43/26 文献下载
摘要：一种强化地面钻井水力压裂增透效果的方法，进行地面钻井施工，固定瓦斯抽采钢管，对煤层进行水力压裂；将激光头固定装置送入到煤层底板，将光纤与激光发生器相连；通过注射管向地面钻井内注入液氮，通过注射管向地面钻内喷射高吸水材料粉末，同时启动激光发生器，通过固定旋转装置旋转激光头送入管，激光对冻结的煤体进行切割，形成环形缝槽，煤体中富含水分转化的水蒸气被高吸水材料粉末吸收；向上移动激光头送入管，再旋转激光头送入管；直至完成对地面钻井内煤层煤体的激光切割与热驱，拆除激光割缝设备，进行地面钻井瓦斯抽采。本发明能够提高瓦斯抽采浓度并加快低透气性煤层瓦斯抽采速率，强化地面钻井水力压裂增产效果。
一种强化地面钻井水力压裂增透效果方法

[发明专利]瓦斯压力作用下煤岩统计损伤本构模型的建立方法-CN202211471238.3在审
发明人：薛熠;王林潮;陈阳;苏善杰;张智豪;李雪;刘帅 -专利权人：西安理工大学
申请日： 2022-11-22 - 公布日： 2023-03-10 - 主分类号： G01N33/24 文献下载
摘要：本发明公开了瓦斯压力作用下煤岩统计损伤本构模型的建立方法，具体为：通过考虑瓦斯压力，引入有效应力原理，定义应力瓦斯渗流耦合下的有效应力张量，设煤岩微元体强度服从weibull分布，并以Hoek‑Brown准则作为微元体强度的破坏准则，建立瓦斯压力作用下的煤岩统计损伤本构模型；引入由残余强度和峰值强度定义的损伤修正系数，建立修正后的瓦斯压力作用下煤岩统计损伤本构模型。本发明建立的模型可以准确反映煤岩在三向受力和瓦斯压力共同作用下的本构关系，揭示了瓦斯压力对损伤变量的影响，为煤岩储层的开采提供一定的理论指导。
瓦斯压力作用下煤岩统计损伤模型建立方法

[发明专利]一种自闷井与脉动冲击协同强化地面钻井瓦斯抽采的方法-CN202211018612.4在审
发明人：王圣程;蔡峰;苏善杰;姜慧;黄兰英;李海鉴;禄利刚;宋雷;单浩;王艳 -专利权人：徐州工程学院;安徽理工大学
申请日： 2022-08-24 - 公布日： 2022-12-02 - 主分类号： E21F7/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种自闷井与脉动冲击协同强化地面钻井瓦斯抽采的方法，利用自闷井橡胶锤、闷井管与闷井配重块自身重力达到与所需的自闷井压力的平衡，煤层解吸的瓦斯持续进入钻井内，从而持续增加钻井内的气压达到自闷井压力后，通过上下移动自闷井橡胶锤，产生持续的脉动气压对钻井内部裂缝进行多次瓦斯气体脉动冲击，从而增加渗透率并进行自闷井；自闷井后再进行瓦斯抽采，当瓦斯抽采流量降低后再次实施上述瓦斯气体脉动冲击过程，这样在钻井内交替出现自增压气流和抽出气流，使地面钻井周围煤体裂隙反复承受膨胀和收缩作用，从而使裂隙不断扩大并向深部逐渐发育。具有施工简单且无需提前制备气体或液体，即能对钻井强化增透后具有较好的效果。
一种脉动冲击协同强化地面钻井瓦斯方法

[发明专利]一种用于松软煤层中瓦斯抽采钻孔定点防护的方法-CN202210756500.2在审
发明人：王圣程;蔡峰;苏善杰;卢守青;张雷林;黄兰英;禄利刚;张朕;宋雷;马晴晴;杨捷 -专利权人：徐州工程学院
申请日： 2022-06-30 - 公布日： 2022-10-14 - 主分类号： E21B33/124 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于松软煤层中瓦斯抽采钻孔定点防护的方法，先确定瓦斯抽采钻孔内各个易坍塌位置，护孔管由内层管和外层管组成双层管结构，内层管与外层管之间布设多个支撑棒；对外层管及支撑棒加热使其超过形状恢复温度由刚性体变为弹性体，此时对外层管外径进行施压，使外层管及支撑棒形变使外层管外径变小，接着将护孔管放入钻孔内，随着温度低于形状恢复温度后外层管及各个支撑棒利用记忆功能开始恢复形状，由于外层管外径大于钻孔，因此在恢复过程中外层管及各个支撑棒同时对钻孔孔壁和PVC管的外壁进行挤压，增大外层管外壁与钻孔孔壁之间的支撑力，直至形成刚性体使外层管外壁与瓦斯抽采钻孔的孔壁压紧固定，完成对易坍塌位置的支护。
一种用于松软煤层瓦斯钻孔定点防护方法

[发明专利]一种具有致裂增渗功能的封孔装置及方法-CN202211018579.5在审
发明人：王圣程;苏善杰;蔡峰;黄兰英;夏红春;张雷林;禄利刚;宋雪娟;杨硕;杨捷 -专利权人：徐州工程学院;安徽理工大学
申请日： 2022-08-24 - 公布日： 2022-10-11 - 主分类号： E21B33/03 文献下载
摘要：本发明公开了一种具有致裂增渗功能的封孔装置及方法，将具有致裂增渗功能的封孔装置安装至瓦斯抽采钻孔上，通过注液增压的方式使两个封孔胶囊分别与瓦斯抽采管外部和瓦斯抽采钻孔的孔壁压紧密封，达到一定压力后，通过控制液压驱动式移动车带动橡胶头在瓦斯抽采管内的往复运动，产生持续的脉动气压对钻孔内部裂缝进行多次瓦斯气体脉动冲击，从而增加了钻孔深处煤体的渗透率；完成后通过移动钢管进行瓦斯抽采，当瓦斯抽采流量降低后再次实施上述瓦斯气体脉动冲击过程，这样在钻孔内交替出现自增压气流和抽出气流，使瓦斯抽采钻孔周围煤体裂隙反复承受膨胀和收缩作用，从而增大瓦斯抽采钻孔的瓦斯抽采半径，并提高瓦斯抽采钻孔的瓦斯抽采效果。
一种有致裂增渗功能装置方法

[发明专利]一种无封孔材料且封孔管可重复利用的封孔方法-CN202210757265.0在审
发明人： 苏善杰;王圣程;高峰;高亚楠;张志镇;蒋玄;刘晴;王艳 -专利权人：徐州工程学院
申请日： 2022-06-30 - 公布日： 2022-09-16 - 主分类号： E21B33/127 文献下载
摘要：本发明公开了一种无封孔材料且封孔管可重复利用的封孔方法，先对形状记忆聚氨酯管加热超过形状恢复温度由刚性体变为弹性体，此时将形状记忆聚氨酯管内径套在PVC管外面，并对形状记忆聚氨酯管外壁进行施压形变使其外径变小，然后通过PVC管的导向定位作用将形状记忆聚氨酯管放入瓦斯抽采钻孔内，随着温度低于形状恢复温度后形状记忆聚氨酯管利用记忆功能开始恢复到原来形状，由于其外径大于钻孔，其在恢复过程中对钻孔孔壁进行挤压，增大形状记忆聚氨酯管外壁与钻孔孔壁之间的静摩擦力，直至形成刚性体使两者相互之间的静摩擦力达到最大值，此时将PVC管抽出，完成对钻孔的定点定长度密封；瓦斯抽采完成后能通过再次加热进行回收，实现重复利用。
一种无封孔材料封孔管可重复利用方法

[发明专利]一种瓦斯抽采钻孔免注浆定点封孔的方法-CN202210756583.5在审
发明人：王圣程;蔡峰;苏善杰;卢守青;黄兰英;李海鉴;夏红春;禄利刚;吴静晰;王艳;马晴晴;杨捷 -专利权人：徐州工程学院
申请日： 2022-06-30 - 公布日： 2022-08-26 - 主分类号： E21B33/127 文献下载
摘要：本发明公开了一种瓦斯抽采钻孔免注浆定点封孔的方法，选择外径大于瓦斯抽采钻孔直径的形状记忆聚氨酯管，将其通过橡胶变头密封固定在PVC封孔管前段，对形状记忆聚氨酯管加热使其超过形状恢复温度由刚性体变为弹性体，此时能将其随同PVC封孔管放入瓦斯抽采钻孔内，随着温度的降低，低于形状恢复温度后形状记忆聚氨酯管利用记忆功能开始恢复到原来形状，由于其外径大于钻孔，因此在恢复形状过程中挤压钻孔孔壁，增大两者之间的静摩擦力，直至形成刚性体使形状记忆聚氨酯管与瓦斯抽采钻孔的孔壁压紧固定，使两者之间的静摩擦力达到最大值，完成对钻孔的定点定长度密封；待瓦斯抽采完成后能通过对形状记忆聚氨酯管再次加热进行回收，从而实现重复利用。
一种瓦斯钻孔免注浆定点方法

[发明专利]一种基于纳米钛酸钡的液氮联合微波压裂煤层增透方法-CN202210215449.4在审
发明人： 苏善杰;侯鹏;王圣程;薛熠;梁鑫;高峰;蔡承政;杨玉贵;杨硕;金煜皓;蒋玄 -专利权人：徐州工程学院
申请日： 2022-03-07 - 公布日： 2022-06-03 - 主分类号： E21B43/26 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于纳米钛酸钡的液氮联合微波压裂煤层增透方法，主要步骤包括在煤层施工一个压裂孔和两个瓦斯抽采孔；向压裂孔内放入缠绕有环形微波天线的液氮管；液氮管连接液氮泵和填充有纳米钛酸钡液氮悬浮液的储液罐，环形微波天线连接微波发生器；瓦斯抽采孔放入抽采管，本方法将微波和液氮同时作用于煤层，充分发挥液氮极低温、极易相变膨胀的优势，极低的温度促进煤层内部裂纹的扩展，同时在微波与纳米钛酸钡材料共同作用下，保证了液氮能不断气化产生高压氮气对煤层持续压裂，改善煤层渗透性，在高压氮气的作用下促进瓦斯在已形成的裂纹网络内解吸、运移，大幅度提高瓦斯抽采效率，在本技术领域具有广泛的可实施性。
一种基于纳米钛酸钡液氮联合微波煤层方法

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