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颜志丰1 琚宜文1 侯泉林1 唐书恒2
基金项目:国家自然科学基金项目(;40972131);国家重点基础研究发展规划(973)课题();国家科技重大专项课题(2009ZX05039-003);中国科学院战略性先导科技专项课题(XDA05030100);河北工程大学博士基金课题。
作者简介:颜志丰,1969年生,男,河北邯郸人,博士后,长期从事能源地质和构造地质研究。Email:。
(1.中国科学院研究生院地球科学学院 北京 1000492.中国地质大学(北京)能源学院 北京 100083)
摘要:为模拟研究煤储层水力压裂效果,对煤样进行了饱水条件下的常规单轴压缩试验和声发射测试。对结果进行分析表明:在常规单轴压缩条件下,煤在平行层面上其力学性质具有方向性差异,平行面割理方向的单轴极限抗压强度要比垂直面割理方向的单轴极限抗压强度大得多,其弹性模量也大得多。煤样在垂直面割理方向弹性模量E随着单轴极限抗压强度σc的增加而增加,相关性较高,平行面割理方向弹性模量E随着抗压强度的增高而增高,但离散性较大。在单轴压缩条件下煤样变形破坏表现出的全应力—应变曲线形态大体可以概括为3种类型。
关键词:单轴压缩试验力学性质各向异性饱和含水率割理
Uniaxial Mechanical Test of Water-saturated Coal Samples in Order to Simulate Coal Seam Fracturing
YAN Zhifeng1 JU Yiwen1 HOU Quanlin1 TANG Shuheng2
( of Earth Science, Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049 of Energy Resources, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083 China)
Abstract: In order to simulate effect of hydraulic fracturing in coal reservoir,conventional uniaxial compres- sion test and acoustic emission test on the water-saturated coal samples were hold. The results showed that the me- chanical properties in parallel to the level of coal have directional difference. Under the conditions of conventional uniaxial compression. The uniaxial limit compressive strength in direction parallel to the face cleat is much larger than it in the vertical, so is the elastic modulus. The elastic modulus of coal increased with the increasing of com- pressive strength, however it is higher correlation in the direction of vertical face cleat, but a larger dispersion in parallel. The complete stress-strain curve shape showed by deformation of coal samples under uniaxial compression can be roughly summarized as 3 types.
Keyword: uniaxial compression test; mechanical properties; Anisotropy; saturated water content; cleat
1 前言
煤层气是储存于煤层内的一种非常规天然气,其中CH4含量多数大于90%,是一种优质洁净的气体能源(单学军,2005)。我国煤层气资源十分丰富,根据新一轮全国煤层气资源评价结果,在全国19个主要含煤盆地,适合煤层气勘探的埋深300~2000m范围内,预测煤层气远景资源量为万亿m3。煤层气主要是以吸附状态存在于煤层内,也有少量以游离状态存在于孔隙与裂缝中(Smith D M,1984)。就孔隙结构而言,煤的孔隙结构可分为裂缝性孔隙和基岩孔隙。人们又习惯地把煤岩中的内生裂缝系统称为割理。其中面割理连续性较好,是煤中的主要裂隙,端割理是基本上垂直于面割理的裂缝,只发育在两条面割理之间,把基岩分割成一些长斜方形的岩块体(李安启,2004)。
渗透率高的煤层产气量往往较高,而低渗透率的煤层产气量较低。水力压裂改造措施是国内外煤层气井增产的主要手段。而我国的煤层气储层普遍属于低渗透煤储层,研究表明:我国煤层渗透率大多小于50×10-3μm2(张群,2001)。因此,目前国内的煤层气井采用最广泛的完井方法是压裂完井,煤层和砂岩的岩性特征有很大的区别,压裂施工中裂缝在煤层中的扩展规律与在砂岩中的扩展规律也不相同,为了解煤层的压裂特征和压裂效果就需要对煤层压裂进行模拟研究,要进行模拟研究就需要研究煤岩的力学性质。
通过试验研究煤岩的力学性质,发现煤岩具有尺寸效应——即煤岩的尺寸对试验结果具有影响,Daniel和Moor在1907年就指出(Daniels J,1907):小立方体的屈服强度高于大立方体,而且当底面积保持常数时,随着试块高度的增加,其屈服强度降低。研究过煤岩尺寸效应的还有Bunting(Bunting )。Hirt和Shakoor(Hirt A M,1992),Med-hurst和Brown(Medhurst T P,Brown E ),吴立新(1997),刘宝琛(1998),靳钟铭(1999)等。
由于单轴力学性质试验结果受尺寸、形状等因素制约,因此进行单轴岩石压缩试验时,对试验样品的加工有一定的要求,通常试件做成圆柱体,一般要求圆柱体直径48~54mm,高径比宜为,试件端面光洁平整,两端面平行且垂直于轴线。
2 试验方法说明
在单轴压缩应力下,煤块产生纵向压缩和横向扩张,当应力达到某一量级时,岩块体积开始膨胀出现初裂,然后裂隙继续发展,最后导致破坏(闫立宏,2001)。为避免其他因素的影响,采用同一试样,粘贴应变片,在测试强度过程中同时用电阻应变仪测定变形值。
煤样制备和试验方法
实验煤样采自沁水盆地南部晋煤集团寺河煤矿3#煤层。煤样制备和试验方法参照中华人民共和国行业标准《水利水电工程岩石试验规程(SL264-2001)》(中华人民共和国水利部.2001),以及国际岩石力学学会实验室和现场试验标准化委员会提供的《岩石力学试验建议方法》(郑雨天,1981)进行的。沿层面方向在大煤块上钻取直径为50mm,高为100mm的圆柱样,煤样轴向均平行煤岩层面。为研究平行面割理和垂直面割理方向煤岩力学性质的差异,制备了两组煤样。一组煤样平行面割理方向,样品数10个,编号DP1-DP10;另一组煤样垂直面割理方向,样品数10个,编号DC1-DC10。试验前对煤样进行了饱水处理(48h以上)。单轴实验设备为WEP-600微机控制屏显万能试验机。记录设备为30吨压力传感器,7V14程序控制记录仪。数据处理设备为联想杨天E4800计算机及相应的绘图机、打印机。试验工作进行前测试了煤样的物理性质,对试件进行了饱水处理。进行单轴压缩试验的煤样条件见表1。
表1 煤样条件
计算公式
单轴抗压强度计算公式
中国煤层气技术进展:2011年煤层气学术研讨会论文集
式中:σc为煤岩单轴抗压强度,MPa;Pmax为煤岩试件最大破坏载荷,N;A为试件受压面积,mm2。
弹性模量E、泊松比μ计算公式:
中国煤层气技术进展:2011年煤层气学术研讨会论文集
式中:E为试件弹性模量,GPa;σc(50)为试件单轴抗压强度的50%,MPa;εh(50)为σc(50)处对应的轴向压缩应变;εd(50)为σc(50)处对应的径向拉伸应变;μ为泊松比。
3 试验结果与分析
加载轴线方向对煤块的抗压强度σc和弹性模量有显著的影响。
试验结果数据见表2。从表中可以看出,平行面割理方向的单轴极限抗压强度要比垂直面割理方向的单轴极限抗压强度大得多,其弹性模量也大得多,抗拉强度平均值高出2/3,而弹性模量更是高出一倍。这说明即使在平行煤的层面上其力学性质也具有方向性,不同方向上其值大小有显著差异。
表2 煤样单轴抗压强度试验结果
注:DP9沿裂隙面破裂,没有参与力学性质分析。
煤是沉积岩,小范围内同一煤分层在形成环境、形成时代上都是相同的,可以认为小范围内在平行煤的层面上,煤的组分、煤质等是均匀的,变化非常小,所以沿平面上力学性质的差异与煤质、组分等关系不大。推测其原因是由于在地史上受到构造应力的影响,构造应力具有方向性,在不同的方向上其大小不同,使煤在不同的方向上受到地应力作用的大小程度也不同,导致煤在不同方向上结构有所不同,从而表现出来在不同方向上力学性质的差异,在受力较大的方向上可能会表现出较大的强度。由于在构造力作用下沿最大主应力方向裂隙最容易发育,发育程度也应该较好,沿最小主应力方向上裂隙发育程度要差些。发育好的裂隙往往形成面割理,因而在平行面割理的方向上抗压强度和弹性模量都高,而在垂直面割理的方向上其值相对就会小些。
煤岩单轴极限抗压强度与其他性质之间的关系
由表2可知煤样的抗压强度离散性较大,影响因素是什么?煤的密度与含水状态对单轴抗压强度有什么影响?现分析如下:
图1-a表示了极限抗压强度σc与饱和密度ρw之间的关系。从图中可以看出,无论是C组、P组还是全部样品,随着饱和密度的增加,煤块的极限抗压强度都有增加的趋势,说明随着饱和密度的增加,抗压强度有增加的趋势。
图1 σc与其他性质之间的关系
图1-b表示极限抗压强度σc与饱和吸水率ωs之间的关系。从图中可以看出,C组样品随饱和吸水率的增加抗压强度有减少的趋势,而P组样品单轴抗压强度和饱和吸水率的相关性非常低,可以认为饱和吸水率对P组样品没有影响。由此可见,饱和吸水率的增高使垂直面割理方向的抗压强度降低,而对平行面割理方向的单轴极限抗压强度影响很小。
图1-c表示单轴极限抗压强度σc与弹性模量E之间的关系。从图中可以看出C组样品单轴极限抗压强度σc与弹性模量E之间具有明显的正相关性,即垂直于面割理方向的单轴极限抗压强度随着弹性模量的增加而增加,P组样品具有不明显的线性正相关,即平行于面割理方向的单轴极限抗压强度σc与弹性模量E的增加而增加,但离散性较大。
图1-d表示单轴极限抗压强度σc与泊松比μ之间的关系。从图中可以看出C组样品单轴抗压强度与泊松比之间具有较明显的负相关关系,也就是说垂直于面割理的单轴抗压强度随着泊松比的增高而降低;但是P组样品的相关性很低,即平行于面割理方向的单轴极限抗压强度σc与泊松比的变化无关。
弹性模量和其他性质之间的关系
图2-a表示弹性模量E与泊松比μ之间的关系。从图中可以看出C组样品、P组样品及全部样品相关性均不明显。说明弹性模量与泊松比之间的变化互不影响。
图2 弹性模量E与其他性质之间的关系
图2-b表示弹性模量E与饱和密度ρw之间的关系。从图中可以看出无论C组还是P组,样品弹性模量与饱和密度相关性非常弱,可以认为不相关。由此可见弹性模量不受饱和密度变化的影响。
图2-c表示弹性模量E与饱和吸水率ωs之间的关系。从图中可以看出C组样品弹性模量与饱和吸水率相关性较高,呈明显的负相关关系;但是P组样品的相关性却很低,几乎不相关。由于C组样品以垂直轴向的裂隙为主,在压力作用下煤样的变形等于煤岩本身的变形再加上水的变形,水是液体,在压力作用下很容易变形,在压力不变的情况下随着水含量的增加变形随之增大,而产生较大的轴向变形,导致C组的煤样随着含水量的增加弹性模量变小。而P组样品裂隙以平行轴向为主,尽管在饱水的情况下裂隙中完全充填了水,但由于水含量很少,承载压力的主要是煤岩本身,变形量也是由煤岩本身决定的,因此它与含水量关系不明显。
泊松比和其他性质之间的关系
由图3-a中可以看出C组样品、P组样品和全部样品的泊松比与饱和密度之间散点图均比较离散,相关性很低,也可以说它们不相关。
由图3-b中可以看出C组样品、P组样品和全部样品的泊松比与饱和吸水率之间相关性很低,可以认为它们不相关。
煤岩单轴压缩全应力—应变曲线类型
岩石试件从开始受压一直到完全丧失其强度的整个应力应变曲线称为岩石的全应力应变曲线(重庆建筑工程学院,1979)。大量岩石单轴压缩实验表明,岩石在破坏以前的应力应变曲线的形状大体上是类似的,一般可分为压密、弹性变形和向塑性过渡直到破坏这三个阶段。
煤是一种固体可燃有机岩石,由于成煤物质的不同及聚煤环境的多样化,煤的岩石组分、结构特征比较复杂。因此,在单轴压缩条件下煤样变形破坏机制及表现出的全应力—应变曲线形态多种多样,大体可以概括为3种类型。
迸裂型
应力—应变曲线压密阶段不明显,加速非弹性变形阶段很短,曲线主要呈现表观线弹性变形阶段直线,直到发生破坏,见图4-a。具有迸裂型全应力—应变曲线特征的煤样,通常均质性较好、强度较大、脆性较强,其抗压强度通常很高。煤样在整个压缩变形过程中,积聚了大量弹性应变能,而由于发生塑性变形而耗散的永久变形能相对较小。因此,当外部应力接近其极限强度而将要发生破坏时,煤岩内积聚的大量弹性应变能突然、猛烈地释放出来并发出较大声响,形成一个很高的声发射峰值。
图3 泊松比μ与饱和吸水率ωs之间的关系
图4 煤岩样品应力—应变关系曲线图
破裂型
应力较低时,出现曲折的压密阶段,当应力增加到一定值时,应力—应变曲线逐渐过渡为表观线弹性变形阶段;最后变为加速非弹性变形阶段,直到发生破坏,见图4-b。试件随荷载的增加,煤样受力结构逐渐发生变化,同时出现局部张性破坏,但整体仍保持完整,并在变形过程中也积聚了一定的弹性应变能。当外部应力接近其抗压强度,即煤岩发生加速变形时,煤岩中积聚的弹性应变能就突然释放,产生较高的声发射值,破坏时声发射强度又变得非常低。
稳定型
应力—应变曲线压密阶段不明显,表观线弹性变形阶段呈略微上凸的直线,加速非弹性变形阶段较长,见图4-c。试件随荷载的增加,煤样受力结构逐渐发生变化,同时出现局部张性破坏,并在变形过程积聚的弹性应变能释放,形成振铃计数率峰值,随后振铃计数率迅速降低,并在加速非弹性变形阶段开始时出现新的振铃计数率峰值,接近破坏时又出现一次振铃计数率峰值。破坏时声发射强度又变得非常低。
4 结论
通过上面对沁水盆地寺河煤矿3号煤力学试验,可以得出如下结论:
(1)煤岩单轴抗压强度和弹性模量等力学性质在平行煤层的平面上具有方向性差异,平行面割理方向的单轴极限抗压强度要比垂直面割理方向的单轴极限抗压强度大得多,其弹性模量也大得多。
(2)煤的极限抗压强度σc随着饱和密度ρw的增加而增加;极限抗压强度σc在垂直于面割理方向上随饱和吸水率ωs的增加而减少,而在平行面割理方向上与饱和吸水率无关;单轴极限抗压强度σc随着弹性模量E的增加而增加,在垂直面割理方向上相关程度较高,在平行面割理方向上离散性较大。单轴极限抗压强度σc在垂直面割理方向上随着泊松比μ增加而减小,而在平行面割方向上与泊松比无关。
(3)弹性模量E的变化不受泊松比变化的影响,同时也不受饱和密度的影响;垂直面割理方向弹性模量随着饱和吸水率ωs的增加而减小,而平行面割理方向弹性模量与饱和吸水率无关。
(4)泊松比μ的变化既不受饱和密度变化的影响,也不受饱和吸水率ωs变化的影响。
(5)在单轴压缩条件下煤样变形破坏表现出的全应力—应变曲线形态大体可以概括为3种类型:(1)迸裂型;(2)破裂型;(3)稳定型。
参考文献
单学军,张士诚,李安启等.2005.煤层气井压裂裂缝扩展规律分析.天然气工业,25(1),130~132
靳钟铭,宋选民,薛亚东等.1999.顶煤压裂的实验研究.煤炭学报,24(1),29~33
李安启,姜海,陈彩虹.2004.我国煤层气井水力压裂的实践及煤层裂缝模型选择分析.天然气工业,24(5),91~94
刘宝琛,张家生,杜奇中等.1998.岩石抗压强度的尺寸效应.岩石力学与工程学报,17(6),611~614
吴立新.1997.煤岩强度机制及矿压红外探测基础实验研究.北京:中国矿业大学.
闫立宏,吴基文.2001.煤岩单轴压缩试验研究.矿业安全与环保,28(2),14-16
张群,冯三利,杨锡禄.2001.试论我国煤层气的基本储层特点及开发策略.煤炭学报,26(3),230~235
郑雨天等译.1981.国际岩石力学学会实验室和现场标准化委员会:岩石力学试验建议方法.北京:煤炭工业出版社
中华人民共和国水利部.2001.水利水电工程岩石试验规程(SL264~2001).北京:地质出版社
重庆建筑工程学院,同济大学编.1979.岩体力学.北京:中国建筑工业出版社
Bunting D. 1911. Pillars in Deep Anthracite Mine. Trams. AIME,(42), 236～245
Daniels J, Moore L D. 1907. The Ultimate Strength of Coal. The Eng. and Mining,(10), 263～268
Hirt A M,Shakoor A. 1992. Determination of Unconfined Compressive strength of Coal for pillar Design. Mining Engineer- ing, (8), 1037 ～1041
Medhurst T P, Brown E T. 1998. A study of the Mechanical Behavior of Coal for Pillar Design. Int. J. Rock. Min. (8), 1087～1104
Smith D M, Williams F effects in the recovery of methane from coalbeds. SPE, 1984: 529～～535
浅议煤矿煤层的开采技术摘要：由于煤层的自然条件和采用的机械不同，完成回采工作各工序的方法也就不同，并且在进行的顺序、时间和空间上必须有规律地加以安排和配合。这种在采煤工作面内按照一定顺序完成各项工序的方法及其配合，称为采煤工艺。在一定时间内，按照一定的顺序完成回采工作各项工序的过程，称为采煤工艺过程。关键词：开发技术 煤炭工艺 煤炭一、煤炭开采的主要形式（一）井下采煤井下采煤的顺序。对于倾角10°以上的煤层一般分水平开采，每一水平又分为若干采区，先在第一水平依次开采各采区煤层，采完后再转移至下一水平。开采近水平煤层时，先将煤层划分为几个盘区，立井于井田中心到达煤层后，先采靠近井筒的盘区，再采较远的盘区。如有两层或两层以上煤层，先采第一水平最上面煤层，再自上而下采另外煤层，采完后向第二水平转移。按落煤技术方法，地下采煤有机械落煤、爆破落煤和水力落煤三种，前二者称为旱采，后者称为水采，我国水采矿井仅占。旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法，以前者为主。壁式采煤法工作面长，一般100～200 m，可以容纳功率大，生产能力高的采煤机械，因而产量大，效率高。柱式采煤法工作面短，一般6～30 m，由于工作面短，顶板易维护，从而减少了支护费用，主要缺点是回采率低。（二）露天采煤移走煤层上覆的岩石及覆盖物，使煤敞露地表而进行开采称为露天开采，其中移去土岩的过程称为剥离，采出煤炭的过程称为采煤。露天采煤通常将井田划分为若干水平分层，自上而下逐层开采，在空间上形成阶梯状。其主要生产环节：首先用穿孔爆破并用机械将岩煤预先松动破碎，然后用采掘设备将岩煤由整体中采出，并装入运输设备，运往指定地点，将运输设备中的剥离物按程序排放于堆放场；将煤炭卸在洗煤厂或其他卸矿点。主要优缺点优点为生产空间不受限制，可采用大型机械设备，矿山规模大，劳动效率高，生产成本低，建设速度快。另外，资源回采率可达90%以上，资源利用合理，而且劳动条件好，安全有保证，死亡率仅为地下采煤的1/30左右。主要缺点是占用土地多，会造成一定的环境污染，而且生产过程需受地形及气候条件的制约。在资源方面，对煤赋存条件要求较严，只宜在埋藏浅，煤层厚度大的矿区采用。二、采煤方法与工艺在发展现代采煤工艺的同时，继续发展多层次、多样化的采煤工艺，建立具有中国特色的采煤工艺理论。我国长壁采煤方法已趋成熟，放顶煤采煤的应用在不断扩展，应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高，急倾斜、不稳定、地质构造复杂等难采煤层采煤方法和工艺的研究有很大空间，主要方向是改善作业 条件，提高单产和机械化水平。（一）开采技术开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术。以 提高工作面单产和生产集中化为核心，以提高效率和经济效益为目标，研究开发各种条件下 的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺，简单、高效、可靠的生产系统和开采布置，生产过 程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术，发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化，进一步改进工艺和装备，提高应用水平和扩大应用范围，提高采煤机械化的程度和水平。（二）解决难题开发“浅埋深、硬顶板、硬煤层高产高效现代开采成套技术”，主要解决以下技术难题。硬顶板控制技术，研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术，主要通过岩层定向水力 压裂、倾斜深孔爆破等顶板快速处理技术，使直接顶能随采随冒，提高顶煤回收率，且基本 顶能按一定步距垮落，既有利于顶煤破碎，又保证工作面的安全生产。硬厚顶煤控制技术，研究开发埋深浅、支承压力小条件硬厚顶煤的快速处理技术，包括高压 注水压裂技术和顶煤深孔预爆破处理技术，使顶煤体能随采随冒，提高其回收率。顶煤冒放性差、块度大的综放开采成套设备配套技术，研制既有利于顶煤破碎和顶板控制， 又有利于放顶煤的新型液压支架，合理确定后部输送机能力。 两硬条件下放顶煤开采快速推进技术，研究合适的综放开采回采工艺，优化工序，缩短放煤 时间，提高工作面的推进度，实现高产高效。5～宽煤巷锚杆支护技术，通过宽煤巷锚 杆支护技术的研究开发和应用，有利于综采配套设备的大功率和重型化，有助于连续采煤机 的应用，促进工作面的高产高效。（三）缓倾斜薄煤层长壁开采主要研究开发：体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机 、刨煤机；研制适合刨煤机综采的液压支架；研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采技术。（四）缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采应进一步加强完善支架结构及强度，加 强 支架防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连杆变形、防止严重损坏千斤顶措施等的研究，提高支架的可靠性，缩小其与中厚煤层(采高3m左右)高产高效指标的差距。（五）各种综采高产高效综采设备保障系统要实现高产高效，就要提高开机率，对“支架—围岩”系统、采运设备进行监控。今后研究的重点是：通过电液控制阀组操纵支架和改善“支架—围岩”系统控制，进一步完善液压信息、支架位态、顶板状态、支护质量信息的自动采集系统；乳化液泵站及液压系统运行状态的检测诊断；采煤机在线与离线相结合的“油 —磨屑”监测和温度、电信号的监测；带式输送机、刮板输送机全面状态监控。三、主要的开采技术（一）深矿井开采技术深矿井开采的关键技术是：煤层开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等；需要攻关研究的是：深井围岩状态和应力场及分布状态的特征；深井作业场所工作环境的变化；深井巷道（特别是软岩巷道）快速掘进与支护技术与装备；深井冲击地压防治技术与监测监控技术；深矿井高产高效开采有关配套技术；深矿井开采热害治理技术与装备。（二）“三下”采煤技术提高数值模拟计算和相似材料模拟等，深入研究开采上覆岩层运动和地表下陷规律，研究满足地表、建筑物、地下水资源保护需要的合理的开采系统和优化参数，发展沉降控制理念和关键技术，包括用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统；研究与应用各种充填技术和组合充填技术，村庄房屋加固改造重建技术，适于村庄保护的开采技术；研究近水体开采的开采设计，工艺参数优化和装备，提出煤炭开采与煤炭城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源化等关键技术。（三）优化巷道布置，减少矸石排放的开采技术改进、完善现有采煤方法和开采布置，以实现开采效益最大化为目标，研究开发煤矿地质条件开采巷道布置及工艺技术评价体系专家系统，实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。实行全煤巷布置单一煤层开采，矸石基本不运出地面，生产系统要减化，同时实现中采与中掘同走发展，生产效率大幅提高的经验的同时，重点研究高产高效矿井，开拓部署与巷道布置系统的优化，减化巷道布置，优化采区及工作面参数，研究单一煤层集中开拓，集中准备、集中回采的关键技术，大幅度降低岩巷掘进率，多开煤巷，减少出矸率；研究矸石在井下直接处理、作为充填材料的技术，既是减少污染的一项有利措施，又减化了生产系统，有利于高产高效集中化开采，应加紧研究。采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。采煤工艺的发展将带动煤炭开采各环节的变革，现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高安全性和高可靠性，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合，研究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采 煤设备和生产监控系统，改进和完善采煤工艺。
摘要 味精废水是一种高浓度有机废水,具有酸性强、高COD、高BOD、高硫酸根、高菌体含量、低温等特点。如不经处理,直接排放,会引发环境污染问题,破坏生态平衡。目前，国内处理味精废水多采用物化＋生化的处理工艺。物化处理方法主要工艺是提取谷氨酸菌体、调pH 值、降低氨氮和硫酸根浓度等；生化处理方法主要工艺有生物接触氧化法、高负荷生物滤池、塔式生物滤池、普通活性污泥法等。 本次设计选用的是水解酸化+二段接触氧化工艺。这种处理工艺，在总的停留时间和能耗等方面比传统的活性污泥要有很大的优势。味精废水的进水水量为2100m3/d达到的出水水质为CODcr ≤300mg/L、BOD5 ≤100mg/L、SS ≤150mg/L。 本次设计的工艺流程为味精废水首先通过格栅，去除大颗粒固体物质和可悬浮物质，再流入调节池。调节池的作用主要是调节水量，使出水稳定，有利于后续处理。调节池出水进入水解酸化池，然后流入生物接触氧化池,在充氧曝气和生物膜的作用下将有机物降解为二氧化碳和水，经过终沉池，出水排入河道。水解酸化池、接触氧化池排出的污泥分别排至污泥浓缩池浓缩，然后污泥经带式压滤机进行压滤脱水，上清液经泵提升回流到调节池，泥饼外运填埋处理。 关键词：味精废水 水解酸化 接触氧化 1 概述 1 味精废水概述 1 项目资料 1 设计规模 1 进水水质 1 出水水质 1 自然资料 2 2 方案选择 2 方案选择的原则 2 方案比选 2 污水处理程度的确定 4 处理后的污水污泥出路 4 3 污水处理厂工艺流程 4 工艺流程图 4 污水污泥处理系统组成 5 工艺流程说明 5 4 各处理构筑物设计 5 格栅 5 设计参数 6 设计内容 6 配套设备 6 调节池 6
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摘要 ：纵观我国石油开采技术发展的整个历程，从其最初的探索试验阶段发展到分层开采阶段，再发展到如今的多种油藏类型采油工艺技术、采油工程智能技术等，期间走过的道路是非常曲折和艰难的，同时，这也体现了石油人的勇于奉献和不断创新的精神。随着采油技术的不断发展，它的工艺配套技术也不断完善，这使得油田的产量也不断的提高，但与此同时，要想进一步提高我们的油田产量，则仍然需要不断的改进我们的采油技术，这才能够让我国的石油工程处于良好的发展之中，才能为我国的经济带来巨大的效益。目前，我国的大多数油田已经处于高含水，高产出阶段，产量呈递减的速度，水油比上升造成的油气田开采难度越来越大。因此，研究采油技术对我国的经济发展有重大的'意义。这对我国的经济带来的帮助也是不可估量的。
关键词 ：采油技术；工艺；产量；创新
采油是油田开采的过程中，根据开采的目标通过生产井和注入井对油藏采取的各项工程技术的总称。众所周知，油田的产量高低取决于采油技术的好与坏，因此，采油技术就成为我国实现油田开采技术的重要途径，另外，采油技术还影响采油速度的快慢、最终采收率的大小、经济效益的优劣等油田生产中的重要问题。
一采油技术的分类
近年来，国内外的采油新技术发展很迅速，有物理的、生物的、化学的以及各种综合的方法等，但其本质都是在努力提高原油采收率。从技术的应用时间顺序和技术原理上来看，可分为一次采油、二次采油和三次采油。顾名思义一次采油，就是依靠油藏天然能量进行油田开采的一种方法，常见的一次采油方法有溶解气驱、弹性水驱和气顶驱等；经过一次采油之后，地层压力明显变小，需要为油井注水以平衡地下能量的减弱，这被称为二次采油。通过二次采油之后，采取注水，并应用物理和化学方法，改变流体的性质、相态等，扩大注水的波及范围以便提高驱油效率，从而再一次提高采收率。三次采油主要是依靠化学方法，辅助开采最艰难的层面油藏，一般包括碱驱、聚合物驱、表面活性剂驱、聚合物复合驱等。与二次采油相比，三次采油的特点是高投入、高技术和高效益，在二次采油水驱的基础上向油层注入排驱剂来采油，不同的排驱剂有不同的排驱机理。三次采油增油的效果非常好，近年来已经被国内外广泛重视和研究。
二 我国采油技术的现状
1. 完井工程技术 。
完井工程是衔接钻井和采油工程的，但又与其相对独立的工程，从钻开油层开始，到下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液、直到投产的一个过程。到目前为止，我国在直井、定向斜井、丛式井、水平井的技术上面已经达到了一定的技术高度，并且掌握了多种完井的方法，比如裸眼井补管完井、下套管射孔完井、套管内外绕丝筛管等完井方法。根据油田所处的地理位置及油藏情况等来确定并采用不同种类的方法，比如象华北迷雾山油藏，由于它的地质条件为碳酸盐岩裂缝油田，因此采用了裸眼完井方法，这样不但保护了生产阶段，且也取得了油井的高产，大大提高了采油率。另外，由于大庆油田属于老油田，所以采用了注水开发的方法，对加密井采用高密度钻井液完井并进行油层保护，这样取得了很大的成功。特别值得提出的是，我国在实践中发展配套了采油和钻井联合协作的技术，以保护油层、达到高产为目标。目前，我国的钻井技术较之以前有很大的发展，下套管射
孔完井、裸眼完井、各种衬管完井技术被一些油田采用，并取得了十分显著的成绩。
2. 人工举升工艺技术 。
根据各类油田在不同开发阶段的需要，在最近的五十多年中，我国发展配套和应用了多种人工举升工艺技术，比如：抽油机有杆泵采油技术、电动潜油泵采油技术、水力活塞泵采油技术、地面驱动螺杆采油技术、气举采油技术等等。借鉴国外的先进技术，又研发了井下诊断和机杆泵优化等技术问题，极大地提高了采油效率。
3. 分层注水技术 。
分层注水技术已经在多层油藏注水开发中被广泛应用，它的关键技术就是要提高注入水在地下的波及效率。早在多年前，克拉玛依油田就在调整中应用了分层注水技术，并且取得了非常好的效果。研究成功的管式活动配水器和支撑式封隔器，在油田的分注中发挥了一定的积极作业，并且取得的结果非常令人满意。90年代河南油田、大庆油田进一步研究成功了液压投捞式分层注水管柱、并且达到了一次可测试、调整多层的细分注水的目的。
4. 热超导技术 。
热超导技术是控制物质的热阻，并且使它趋近于零，它主要是利用化学技术，在封闭的管体内加入复合的化学介质，利用物质受热不均产生的相变，激活气状分子，使其在巨大的气化潜热中以声速传递热量。热超导技术主要有两种，第一种是能耗自平衡稠油技术，它主要是利用超导液，在地下注入超导液之后，利用其导热的性能，把地下的热能传递到井口，从而提高井口产出液的温度。在不经过任何加热装置辅助的情况下，最大限度地实现清蜡降粘、减少抽油机悬点载荷、提高泵效的节能目标。另外一种是超导加热热洗技术，它是将应用超导技术加热之后的产出液注入到油套内，通过循环升高井筒内的温度，从而实现清蜡降粘的目的。采用这种技术的好处是环保，并且成本低、效率高，而且安全可靠，是油田普遍应用的一种技术。
另外，我国的采油技术还有压裂、酸化工艺技术，堵水、调剖工艺技术，稠油及超稠油开采技术，多层砂岩油藏“控水稳油”配套技术等。
三 目前采油技术遇到的问题
常规采油工艺难以满足目前开发的需要，主要体现在：一是大泵提液技术越来越大，目前应用的大抽液泵主要有泵和泵两种。二是有杆泵加深泵挂受到限制。三是斜井采油技术需要进一步突破，由于需要加深的泵挂，部分油井的杆、管等抽油设备进入斜井段。四是高温限制了电潜泵的应用范围。另外就是开发后期的垢、绣现象日益严重；重复堵水的措施的效果日益变差了等。
四 采油技术的前景展望
未来采油技术的发展趋势主要体现在复合驱油法、混相法、热力采油法、微生物法等等。并且在未来油田的生产中，生物工程技术也将会得到广泛的应用。由于生物技术在其他行业的广泛应用，并且取得良好的效果，这便使其成为采油技术的一种新的研究。随着老油田注水开采的延续，石油的综合含水的不断上升，污水处理已经成为一个棘手的问题，而生物工程技术具有污染小、成本低的特点，这使得它将成为油田采油技术中的一项新的技术，而且会不断地提高原油采收率。
另外，碳纳米管在油井中也得到了广泛的应用，其密度小，但强度却是钢的100倍。未来的油田开采中将会利用其轻、柔软、结实等特点，制作油管或抽油杆，其性能会比现在的钢管更强，这将为油田的开发和挖潜做出更大的贡献。
根据我国石油和天然气的发展战略，针对西部油区的油井深度大、产量变化范围广、地质矿藏多样以及复杂、气候恶劣、天然气充足等特点，应该采用较先进的采油技术，从而提高开采的效率，这对我国的经济发展起到了促进的作用。
参考文献
[1] 张磊.本源菌采油矿场应用先导技术研究[J].油田化学，2010（04）
[2] 谷艳容.柔性金属抽油泵排砂采油工艺，2005
[3] 孙志前.生产一线大排量螺杆泵采油技术存在的问题及对策文，2003
[4] 邬光辉，朱海燕.和田河气田奥陶系碳酸盐岩气藏类型再认识及其意义[J].天然气工业，2011（07）
油井压裂的风险分析与安全对策论文
摘要：对油井压裂过程中存在的安全风险进行了分析，梳理了安全管理的重点环节，提出了相应的安全管理对策措施。
关键词：油井压裂；风险分析安全对策
引言
油井压裂作业设备多、环节多，具有技术含量高、施工难度大、作业环境恶劣、救援及逃生困难的特点，安全管理工作难度大，极易酿成重大的人员伤亡和财产损失事故。笔者就油井压裂过程中存在的安全风险进行了分析，并提出了相应的安全管理对策措施。
1、压裂施工风险分析
人员与设备高度集中压裂作业井场占地一般1600m2左右；压裂设备包括压裂车、混砂车、仪表车、管汇车、砂罐车及立式砂罐、大罐等。在特殊情况下，如压力高或需要更大排量施工的井，还要增加压裂车和仪表车。井场人员和设备密集，管理难度大。
井场布置易存在隐患由于受井场场地的限制，施工车辆距离井口过近，压裂仪表车、其他辅助车辆和仪器距离高压区的距离较近，存在安全隐患。
施工过程危险性高压裂作业施工，尤其是老井、重复压裂井、大型酸化压裂，工序复杂，地面压力在30MPa-60MPa之间，极易造成井身结构破坏、管线爆裂，发生卡钻、砂堵油管、管柱断脱、井口设备刺漏等工程事故，极易引发井喷事故和物体打击事故。
救援及逃生困难由于井场摆放着各种车辆和压裂罐，视野较窄，一旦发生事故，很难迅速逃生和得到救援，极易升级为不良事件。
环境保护要求高如果压裂失控、压裂管柱破裂或者高压井口、管线泄漏，极易发生压裂液、有毒有害气体和原油的泄露，污染大气层和地表层，造成重大地面污染事故。
2、安全管理的重点环节
作业人员的管理应对设计人员进行井控培训，施工人员需穿戴好劳保用品并持证上岗，非本岗位工作人员要限入高压区。
生产设备的管理使用压裂设备前，必须对设备的气控系统、液压系统、吸入排出系统、仪表及执行机构系统、设备故障诊断系统等十个系统进行认真检查，并对仪表进行校正。
井场布置的管理压裂施工的井场布置应严格按高压区、低压区、井口区和辅助区划分，设立好警戒线，非工作人员严禁入内。油井压裂的所有生产设备，必须停放在上风方向，并与井口保持30m距离。
试压工序的管理井口要用钢丝绳固定牢固，高压管汇要安装泄压阀及安全阀。排空试压并保持15min，仔细检查无刺漏后再放空。要确定最高限压压力，现场施工中严禁超压操作，超压时应紧急停车。
施工过程的管理施工过程主要包括：循环、试压、试挤、压裂、支撑剂、替挤、反洗或活动管柱等环节，压裂施工期间应统一现场的操作指挥，必须对施工的设计要求、井下情况、地面设备及各个岗位的技术情况清楚，落实各项安全防范措施。在生产过程中，要保存安全生产的相关资料，主要包括作业人员名册、工作日志、培训记录、事故和险情记录、安全设备维修记录情况等。
安全管理的法规标准油井压裂作业安全管理须遵守SY6443-2000《压裂酸化作业安全规定》等有关的安全管理规定。
3、安全对策
规范人的安全行为
①压裂前召开安全会议，以保证所有的`现场人员都知道压裂施工程序，现场人员都应清楚自己在压裂施工中的职责和在应急情况下的处理措施。对施工现场人数进行统计，在应急情况下的人员逃生路线明确，在实施压裂过程中，暂无施工任务的人员应到指定位置待命。
②员工是油井压裂作业的主体，要从关爱员工生命及保护生产力的角度出发，严格压裂作业从业人员的选择任用。规范安全行为，加强安全教育及操作技能的培训，使其能够按规程、标准上岗操作，减少人为操作失误，降低因不安全行为引起的事故。
③压裂施工过程中，要严格按照操作规程的要求进行，不满足安全要求的井场坚决不能作业。高、低压管汇吊装、压裂车并入管汇、砂罐车倒车等重点工序，必须由专人指挥方能进行，提高操作的准确性及可靠性，有效避免人员伤亡事故的发生。
④要消除工作环境中的有害因素，创造适合人的工作环境，从而减少人失误的可能性。
控制设备设施的不安全状态
①压裂作业生产设施，要根据施工耐压等级，确定油井压裂生产设施和专业设备的选型，抓好设备的运行检查、定期校验、日常维护保养、维修改造、报废处理等环节的管理，杜绝设备带病运行，是确保油井压裂作业安全的重要途径。
②安全检查是监测单位生产作业情况与国家、地方及企业标准不符合程度的过程，是发现危害因素的方法，是安全管理工作的重要内容。通过安全检查，掌握油井压裂生产设备的安全运行状况，确保生产安全。
③严格按标准布置井场压裂设备，配备齐全的消防设施，消除压裂现场的机械设备、化学药剂的潜在危险。
④设备的安全附件要定期校验，不符合安全标准的安全附件要及时更换或修复，以消除作业中的安全隐患。
⑤安全管理部门要依据安全检查及隐患排查结果、隐患评价及隐患分级情况，提出隐患治理计划并组织实施。
抓好安全管理和应急救援工作
①油井压裂作业单位要依据国家有关安全生产的各项法律、法规和标准，结合单位的生产经营实际，制定单位安全生产管理的各项规章制度，要及时修订或完善，并组织员工对新制度进行学习培训。
②压裂作业单位要建立与单位生产和发展相适应的安全生产管理模式，建立健全安全管理网络，并配备好安全工程师，对于改善单位的安全管理、提高单位安全生产保障能力具有良好的作用。
③抓好应急救援工作。事故应急救援能有效降低事故发生后的人员伤亡和财产损失。油井压裂作业单位应建立并不断完善油井压裂作业配套的应急救援预案，强化应急演练，提高处理事故的应急技术，储备充足的应急物资和装备设施。同时，应建立可靠的通信联络与警报系统，加强与兄弟应急救援机构的信息沟通和交流，确保在应急状况下，及时得到救助，避免大的人员伤亡和财产损失。
油井压裂的风险分析与安全对策论文
摘要：对油井压裂过程中存在的安全风险进行了分析，梳理了安全管理的重点环节，提出了相应的安全管理对策措施。
关键词：油井压裂；风险分析安全对策
引言
油井压裂作业设备多、环节多，具有技术含量高、施工难度大、作业环境恶劣、救援及逃生困难的特点，安全管理工作难度大，极易酿成重大的人员伤亡和财产损失事故。笔者就油井压裂过程中存在的安全风险进行了分析，并提出了相应的安全管理对策措施。
1、压裂施工风险分析
人员与设备高度集中压裂作业井场占地一般1600m2左右；压裂设备包括压裂车、混砂车、仪表车、管汇车、砂罐车及立式砂罐、大罐等。在特殊情况下，如压力高或需要更大排量施工的井，还要增加压裂车和仪表车。井场人员和设备密集，管理难度大。
井场布置易存在隐患由于受井场场地的限制，施工车辆距离井口过近，压裂仪表车、其他辅助车辆和仪器距离高压区的距离较近，存在安全隐患。
施工过程危险性高压裂作业施工，尤其是老井、重复压裂井、大型酸化压裂，工序复杂，地面压力在30MPa-60MPa之间，极易造成井身结构破坏、管线爆裂，发生卡钻、砂堵油管、管柱断脱、井口设备刺漏等工程事故，极易引发井喷事故和物体打击事故。
救援及逃生困难由于井场摆放着各种车辆和压裂罐，视野较窄，一旦发生事故，很难迅速逃生和得到救援，极易升级为不良事件。
环境保护要求高如果压裂失控、压裂管柱破裂或者高压井口、管线泄漏，极易发生压裂液、有毒有害气体和原油的泄露，污染大气层和地表层，造成重大地面污染事故。
2、安全管理的重点环节
作业人员的管理应对设计人员进行井控培训，施工人员需穿戴好劳保用品并持证上岗，非本岗位工作人员要限入高压区。
生产设备的管理使用压裂设备前，必须对设备的气控系统、液压系统、吸入排出系统、仪表及执行机构系统、设备故障诊断系统等十个系统进行认真检查，并对仪表进行校正。
井场布置的管理压裂施工的井场布置应严格按高压区、低压区、井口区和辅助区划分，设立好警戒线，非工作人员严禁入内。油井压裂的所有生产设备，必须停放在上风方向，并与井口保持30m距离。
试压工序的管理井口要用钢丝绳固定牢固，高压管汇要安装泄压阀及安全阀。排空试压并保持15min，仔细检查无刺漏后再放空。要确定最高限压压力，现场施工中严禁超压操作，超压时应紧急停车。
施工过程的管理施工过程主要包括：循环、试压、试挤、压裂、支撑剂、替挤、反洗或活动管柱等环节，压裂施工期间应统一现场的操作指挥，必须对施工的设计要求、井下情况、地面设备及各个岗位的技术情况清楚，落实各项安全防范措施。在生产过程中，要保存安全生产的相关资料，主要包括作业人员名册、工作日志、培训记录、事故和险情记录、安全设备维修记录情况等。
安全管理的法规标准油井压裂作业安全管理须遵守SY6443-2000《压裂酸化作业安全规定》等有关的安全管理规定。
3、安全对策
规范人的安全行为
①压裂前召开安全会议，以保证所有的`现场人员都知道压裂施工程序，现场人员都应清楚自己在压裂施工中的职责和在应急情况下的处理措施。对施工现场人数进行统计，在应急情况下的人员逃生路线明确，在实施压裂过程中，暂无施工任务的人员应到指定位置待命。
②员工是油井压裂作业的主体，要从关爱员工生命及保护生产力的角度出发，严格压裂作业从业人员的选择任用。规范安全行为，加强安全教育及操作技能的培训，使其能够按规程、标准上岗操作，减少人为操作失误，降低因不安全行为引起的事故。
③压裂施工过程中，要严格按照操作规程的要求进行，不满足安全要求的井场坚决不能作业。高、低压管汇吊装、压裂车并入管汇、砂罐车倒车等重点工序，必须由专人指挥方能进行，提高操作的准确性及可靠性，有效避免人员伤亡事故的发生。
④要消除工作环境中的有害因素，创造适合人的工作环境，从而减少人失误的可能性。
控制设备设施的不安全状态
①压裂作业生产设施，要根据施工耐压等级，确定油井压裂生产设施和专业设备的选型，抓好设备的运行检查、定期校验、日常维护保养、维修改造、报废处理等环节的管理，杜绝设备带病运行，是确保油井压裂作业安全的重要途径。
②安全检查是监测单位生产作业情况与国家、地方及企业标准不符合程度的过程，是发现危害因素的方法，是安全管理工作的重要内容。通过安全检查，掌握油井压裂生产设备的安全运行状况，确保生产安全。
③严格按标准布置井场压裂设备，配备齐全的消防设施，消除压裂现场的机械设备、化学药剂的潜在危险。
④设备的安全附件要定期校验，不符合安全标准的安全附件要及时更换或修复，以消除作业中的安全隐患。
⑤安全管理部门要依据安全检查及隐患排查结果、隐患评价及隐患分级情况，提出隐患治理计划并组织实施。
抓好安全管理和应急救援工作
①油井压裂作业单位要依据国家有关安全生产的各项法律、法规和标准，结合单位的生产经营实际，制定单位安全生产管理的各项规章制度，要及时修订或完善，并组织员工对新制度进行学习培训。
②压裂作业单位要建立与单位生产和发展相适应的安全生产管理模式，建立健全安全管理网络，并配备好安全工程师，对于改善单位的安全管理、提高单位安全生产保障能力具有良好的作用。
③抓好应急救援工作。事故应急救援能有效降低事故发生后的人员伤亡和财产损失。油井压裂作业单位应建立并不断完善油井压裂作业配套的应急救援预案，强化应急演练，提高处理事故的应急技术，储备充足的应急物资和装备设施。同时，应建立可靠的通信联络与警报系统，加强与兄弟应急救援机构的信息沟通和交流，确保在应急状况下，及时得到救助，避免大的人员伤亡和财产损失。
359本文论述的原料气压缩机为多级离心式压缩机，某厂利用离心式压缩机，因为汽提塔内漏，开始停运，合成氨装置正常运行，两台循环水泵同时运行，水泵A发生出现接地盒爆的问题，电网晃电，两台电泵开始停运，循环水开始断水，开始启动水泵B，为了尽快恢复装置生产，原料气压缩机始终维持自循环工作状态，因为原料气压缩机回流管路温度比较高，管线表面温度不断提升，最终确定压缩机内部因为高温问题出现故障，需要立即处理。1 概述原料气压缩机的有关情况原料气压缩机利用天然气进行压缩，为转化炉提供转化的原料，原料气压缩机为多级离心式压缩机，包括一个缸体和一段压缩，压缩机具备5个叶轮，利用平衡管平衡轴向力，利用串联干气密封的方式实施轴封。为了防止原料气压缩机发生喘振问题，可以将防喘振阀设置在工艺回路流程当中，机组开车过程中，防喘振阀处于全开状态，汽轮器处于最低工作转速，防喘振阀开始进入到工作状态，可以结合实际情况设置防喘振阀的模式，主要包括手动模式和自动模式，以生产要求调解防喘振阀的开度。机组停车包括正常停车和紧急停车。利用正常停车程序，需要将防喘振阀，降低汽轮机速度，点停车按钮，快速降低汽轮机转速，达到1000r/min之后需要按紧急停车按钮。在汽轮机工作转速状态下进行紧急停车，可以直接按紧急停车按钮，防喘振阀也会因此进入到紧急全开状态中，将水冷区器设置在防喘振阀回路上，这样有利于快速消散压缩机循环流量的热量。2 概述原料气压缩机回路高温事故 循环回路温度较高的原因原料气压缩机的循环水泵A线盒爆，停运两台循环水泵，因为循环水断水的问题，所有的装置开始停车，为了尽快回复生产，原料气压缩机持续运行，利用手动模式将喘振阀打开，原料气压缩机气量实现自循环，因为原料气压缩机回路温度比较高，此时防喘振阀体温度也急剧上升，管线和压缩机的外表面开始出现冒烟的问题，利用监屏观察最高温度，确定是否出现温度异常的问题。通过分析原料气压缩机的运行参数和工艺参数，总结事故发生情况，在正常工作过程中，原料气压缩机防喘振阀开度达到，进一步打开喘振阀，压缩机开始进入到自循环状态当中，开度达到以上，利用防喘振冷区器可以带走压缩机流量产生的热量，压缩机冷却器如果出现断水问题，那么就无法带走压缩机的热量，这样就会提升整个回路的温度。 汽轮机冲转失败的原因原料气压缩机没有设置盘车器，发生事故之后，直接试开机组，汽轮机调速阀开度达到23%以上，但是转速为0，表明汽轮机冲转失败。如果调速阀开度达到31%以上，汽轮机可以达到正常的工作转速，因此可以确定压缩机出现故障，在高温的影响下，压缩机内部可能出现卡涩和黏连的问题，发生这类问题，可能是因为隔板变形，叶轮和隔板之间出现摩擦，转子无法运动。盖板密封和叶轮产生摩擦，也会导致转子不动。解体压缩机，确定问题发生的原因，拆除转子两侧干气密封，确定干气密封是否异常，如果没有发现异常情况，拆除前盖板，确定前轴是否存在损坏问题。将两侧推力轴承和前盖板等拆除，利在内筒前端拉出转子，避免损坏压缩机的部件，将后盖板拆除，拉出内筒，确定后盖板是否可以移动，如果移动幅度比较小，可以确定平衡盘密封存在卡涩和黏连问题，因为平衡盘密封和后轴封的材质是铝合金，这属于薄弱环节，可以强行顶出后盖板，确定轴封端面和平衡盘背帽端面是否发生黏连。转子最高温度为120℃，在300℃高温的影响下，转子会出现轴向膨胀问题，后轴封端面会接触到平衡盘背帽，高速旋转转子，端面会产生较高的摩擦热，熔化后轴封端面，在融化状态中，转子可以维持正常的运转，停车之后，温度开始降低，后轴封端面逐渐开始凝固，这样就会黏连平衡盘背帽。3 修理对策原料气压缩机发生高温事故之后，需要解体压缩机，如果只是压缩机后轴封端面出现融化损坏的问题，并且平衡盘梳齿条只是出现个别损坏问题，其它的部件都是完好的，那么可以检查转子弯曲度，确定转子是否符合工作要求，转子最大径向跳动量为，设计值在以下，可以放心使用转子。更换转子后轴封和平衡盘梳齿，更换内筒体外表面O型圈。清楚转子平衡盘背帽端面黏连的金属。联系设计院，更改压缩机的进出口的测温点。增加温度报警值为140℃，及时提醒用户，避免因为高温温度损坏了压缩机。为了避免高温因素影响到防喘振阀冷却器，利用试压检查工作，确定换热管是否存在泄漏问题，如果发生了泄漏问题，需要立即采取封管处理工作。探究原料气压缩机温度高原因及处理郭子庆新地能源工程技术有限公司 河北 廊坊 065000摘要：本文结合原料气压缩机温度高原因，逐项分析了其原因，提出针对性的处理措施，通过更换处理损坏部件，例如可以更换原料气压缩机的后轴封和平衡盘梳齿等，检查确认原料气压缩机转子弯曲度，堵管处理防喘振阀冷却器，维护原料气压缩机的稳定运行。关键词：原料气压缩机 温度高 原因 处理措施（下转第363页）363这种压裂液如同字面意思一样就是在压裂液中添加了一些纤维物质，以此提升压裂液的悬砂能力，实现了对稠化剂残渣的有效控制，减少了对地层影响与伤害。这种压裂液需要用到网状显微结构，保障了沙粒下沉阻力控制效果，实现了稳定性平衡，全方位强化了裂缝导流效果，保障了产能。目前在国内的玉门油田与大港油田中获得了充分使用，有效解决了破胶不彻底、配液难问题。低廉的成本与良好的携砂能力是研究的核心。尤其是在近些年胍胶价格快速上涨的今天，这种压裂液更是得到了社会高度重视。国外学者在实践中使用了硼酸盐交联剂与可降解纤维，最后的产量比过去高出24%。从国内外很多的实际案例中都可以看到在使用该压裂液以后油井整体产量都要高出27%左右。能够很好的控制聚合物用量，使油井内部形成导流效果更好的裂缝。并且这种压裂液对于支撑剂返排问题的解决与处理效果也十分突出，能够让裂缝支撑剂变得更加均匀，应对填充失败风险。此外有西方学者还在西伯利亚地区成功使用这种压裂液。利用这种压裂液与控制材料充分的组合，减少了不良裂缝的出现概率，并且有效解决了聚合物剂量高的问题，最后的产量多出来9%。当然该技术并没有对耐温性做充分考虑。我国科学家在多年的研究中开发出纤维复合清水压裂液，这种压裂液充分筛选了纳米复合纤维、聚酯纤维、棉纤维、玻璃纤维。实验中得到的纳米纤维质量损失只有1%左右。当然这种压裂液的实际效果目前资料并不充足，有待进一步研究。我国有学者在改性纤维中研究出一种易破胶降解且耐高温效果很好的压裂液，在100摄氏度环境下剪切90分钟黏度为·s。泽中压裂液为弱酸性，不会对地层造成过多影响和伤害。4 结束语 从本文叙述可以看出，目前滑溜水支撑剂由于用水量大、输送能力差所以成本比较高，其研究重点是耐盐耐剪切与携砂性。循环利用返排液控制用水量是最大化该技术价值的前提。清洁压裂液不具备良好的耐温性，成本相对较高。今后的研究重点将会是阴离子表面活性剂与纳米材料。纤维压裂难交联并且降解不容易。当然近些年出现的很多新型技术有望改变这一问题。参考文献 [1]贾爱林，位云生，刘成等.页岩气压裂水平井控压生产动态预测模型及其应用[J].天然气工业，2019，39（06）：71-80.[2]屈海清.页岩气压裂返排液回用处理技术研究与应用[J].云南化工，2019，46（04）：154-155.[3]贾金亚，魏娟明，贾文峰等.页岩气压裂用滑溜水胶液一体化稠化剂研究[J].应用化工，2019，48（06）：1247-1250.为了避免发生事故，循环水发生水量不足或者断水问题的时候，如果原料气压缩机没有立即停机，就会不断提高循环回路的温度，引发工艺操作事故。因为在断水情况下，无法带出压缩机的热量，这样就会急剧提升原料气压缩机温度。当温度达到300℃以上，不断伸长原料气压缩机的转子轴向，部件之间出现摩擦，引发高温熔化问题，通过冷却黏连，机组无法再进行启动。因此如果循环水出现断水问题，需要立即停车处理压缩，压缩机处于高温状态，操作人员要果断处理，紧急停车处理。改变压缩机进出口的测温点，避免出现误判的情况。加强培训操作人员，保证操作人员明确机组的测温点和测压点以及流量测点的位置，如果出现异常情况，要正确判断问题发生原因，加强联系内外操作，提高操作人员事故处理能力，发生事故之后，操作人员要果断的处理事故。4 结束语 本文分析了原料气压缩机温度高的原因，并且提出针对性的处理措施，保障原料气压缩机稳定性，提高原料气压缩机的运行效率，同时可以保护原料气压缩机的安全性，避免因为受到高温的影响，使原料气压缩机无法维持正常的工作。参考文献 [1]龙土明.制氢原料气压缩机轴瓦磨损原因分析及预防[J].炼油技术与工程，2019，49（05）：38-41.[2]高小玲，杨唯.空分装置中原料空气压缩机不同驱动方案的投资估算动态指标对比[J].浙江化工，2018，49（10）：40-43.[3]梁威，王振民，汪峰，谢辉，郭立刚.焦炉尾气制LNG 装置原料气压缩机的经济性选型探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2018，38（18）：122-124.[4]武秀伟.原料气压缩机填料接筒配氮气管改造运行总结[J].山西化工，2018，38（03）：79-82.[5]谢毅，刘利军，吴盛洪.低压甲醇原料气压缩机故障的原因分析与改进[J].氮肥与合成气，2018，46（05）：18-19+26.（上接第359页）￥5百度文库VIP限时优惠现在开通,立享6亿+VIP内容立即获取探究原料气压缩机温度高原因及处理石化技术359本文论述的原料气压缩机为多级离心式压缩机，某厂利用离心式压缩机，因为汽提塔内漏，开始停运，合成氨装置正常运行，两台循环水泵同时运行，水泵A发生出现接地盒爆的问题，电网晃电，两台电泵开始停运，循环水开始断水，开始启动水泵B，为了尽快恢复装置生产，原料气压缩机始终维持自循环工作状态，因为原料气压缩机回流管路温度比较高，管线表面温度不断提升，最终确定压缩机内部因为高温问题出现故障，需要立即处理。1 概述原料气压缩机的有关情况第 1 页原料气压缩机利用天然气进行压缩，为转化炉提供转化的原料，原料气压缩机为多级离心式压缩机，包括一个缸体和一段压缩，压缩机具备5个叶轮，利用平衡管平衡轴向力，利用串联干气密封的方式实施轴封。为了防止原料气压缩机发生喘振问题，可以将防喘振阀设置在工艺回路流程当中，机组开车过程中，防喘振阀处于全开状态，汽轮器处于最低工作转速，防喘振阀开始进入到工作状态，可以结合实际情况设置防喘振阀的模式，主要包括手动模式和自动模式，以生产要求调解防喘振阀的开度。机组停车包括正常停车和紧急停车。利用正常停车程序，需要将防喘振阀，降低汽轮机速度，点停车按钮，快速降低汽轮机转速，达到1000r/min之后需要按紧急停车按钮。在汽轮机工作转速状态下进行紧急停车，可以直接按紧急停车按钮，防喘振阀也会因此进入到紧急全开状态中，将水冷区器设置在防喘振阀回路上，这样有利于快速消散压缩机循环流量的热量。
大型滑溜水压裂体积压裂技术实施，以美国的Barnett 页岩的有效开发最具代表性，除了大幅度降低成本的水平井钻井和“工厂化”作业模式之外，储层改造的主体技术为：水平井套管完井+分段多簇射孔+快速可钻式桥塞+滑溜水多段压裂。实现体积压裂技术关键主要体现在以下几个方面。基本特点为：大液量、大排量、大砂量、小粒径、低砂比。主要技术参数为：水平段长1000~1500m，分8~15 段，每段分4~6 簇，每簇长度，簇间距20~30 m，排量10 m/min 以上，平均砂比3%~5%，每段压裂液量1000~1500 m，每段支撑剂量100~200 t，压裂液体系采用滑溜水+线性胶组合方式，以40/70 目支撑剂为主。目前最新文献报道表明：水平井的水平段越来越长，为1372~2134m；改造段数越来越多，为10~24段；段间距越来越短，约为90m；规模越来越大，每段使用2067m滑溜水、175 t 支撑剂。
浅议煤矿煤层的开采技术摘要：由于煤层的自然条件和采用的机械不同，完成回采工作各工序的方法也就不同，并且在进行的顺序、时间和空间上必须有规律地加以安排和配合。这种在采煤工作面内按照一定顺序完成各项工序的方法及其配合，称为采煤工艺。在一定时间内，按照一定的顺序完成回采工作各项工序的过程，称为采煤工艺过程。关键词：开发技术 煤炭工艺 煤炭一、煤炭开采的主要形式（一）井下采煤井下采煤的顺序。对于倾角10°以上的煤层一般分水平开采，每一水平又分为若干采区，先在第一水平依次开采各采区煤层，采完后再转移至下一水平。开采近水平煤层时，先将煤层划分为几个盘区，立井于井田中心到达煤层后，先采靠近井筒的盘区，再采较远的盘区。如有两层或两层以上煤层，先采第一水平最上面煤层，再自上而下采另外煤层，采完后向第二水平转移。按落煤技术方法，地下采煤有机械落煤、爆破落煤和水力落煤三种，前二者称为旱采，后者称为水采，我国水采矿井仅占。旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法，以前者为主。壁式采煤法工作面长，一般100～200 m，可以容纳功率大，生产能力高的采煤机械，因而产量大，效率高。柱式采煤法工作面短，一般6～30 m，由于工作面短，顶板易维护，从而减少了支护费用，主要缺点是回采率低。（二）露天采煤移走煤层上覆的岩石及覆盖物，使煤敞露地表而进行开采称为露天开采，其中移去土岩的过程称为剥离，采出煤炭的过程称为采煤。露天采煤通常将井田划分为若干水平分层，自上而下逐层开采，在空间上形成阶梯状。其主要生产环节：首先用穿孔爆破并用机械将岩煤预先松动破碎，然后用采掘设备将岩煤由整体中采出，并装入运输设备，运往指定地点，将运输设备中的剥离物按程序排放于堆放场；将煤炭卸在洗煤厂或其他卸矿点。主要优缺点优点为生产空间不受限制，可采用大型机械设备，矿山规模大，劳动效率高，生产成本低，建设速度快。另外，资源回采率可达90%以上，资源利用合理，而且劳动条件好，安全有保证，死亡率仅为地下采煤的1/30左右。主要缺点是占用土地多，会造成一定的环境污染，而且生产过程需受地形及气候条件的制约。在资源方面，对煤赋存条件要求较严，只宜在埋藏浅，煤层厚度大的矿区采用。二、采煤方法与工艺在发展现代采煤工艺的同时，继续发展多层次、多样化的采煤工艺，建立具有中国特色的采煤工艺理论。我国长壁采煤方法已趋成熟，放顶煤采煤的应用在不断扩展，应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高，急倾斜、不稳定、地质构造复杂等难采煤层采煤方法和工艺的研究有很大空间，主要方向是改善作业 条件，提高单产和机械化水平。（一）开采技术开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术。以 提高工作面单产和生产集中化为核心，以提高效率和经济效益为目标，研究开发各种条件下 的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺，简单、高效、可靠的生产系统和开采布置，生产过 程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术，发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化，进一步改进工艺和装备，提高应用水平和扩大应用范围，提高采煤机械化的程度和水平。（二）解决难题开发“浅埋深、硬顶板、硬煤层高产高效现代开采成套技术”，主要解决以下技术难题。硬顶板控制技术，研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术，主要通过岩层定向水力 压裂、倾斜深孔爆破等顶板快速处理技术，使直接顶能随采随冒，提高顶煤回收率，且基本 顶能按一定步距垮落，既有利于顶煤破碎，又保证工作面的安全生产。硬厚顶煤控制技术，研究开发埋深浅、支承压力小条件硬厚顶煤的快速处理技术，包括高压 注水压裂技术和顶煤深孔预爆破处理技术，使顶煤体能随采随冒，提高其回收率。顶煤冒放性差、块度大的综放开采成套设备配套技术，研制既有利于顶煤破碎和顶板控制， 又有利于放顶煤的新型液压支架，合理确定后部输送机能力。 两硬条件下放顶煤开采快速推进技术，研究合适的综放开采回采工艺，优化工序，缩短放煤 时间，提高工作面的推进度，实现高产高效。5～宽煤巷锚杆支护技术，通过宽煤巷锚 杆支护技术的研究开发和应用，有利于综采配套设备的大功率和重型化，有助于连续采煤机 的应用，促进工作面的高产高效。（三）缓倾斜薄煤层长壁开采主要研究开发：体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机 、刨煤机；研制适合刨煤机综采的液压支架；研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采技术。（四）缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采应进一步加强完善支架结构及强度，加 强 支架防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连杆变形、防止严重损坏千斤顶措施等的研究，提高支架的可靠性，缩小其与中厚煤层(采高3m左右)高产高效指标的差距。（五）各种综采高产高效综采设备保障系统要实现高产高效，就要提高开机率，对“支架—围岩”系统、采运设备进行监控。今后研究的重点是：通过电液控制阀组操纵支架和改善“支架—围岩”系统控制，进一步完善液压信息、支架位态、顶板状态、支护质量信息的自动采集系统；乳化液泵站及液压系统运行状态的检测诊断；采煤机在线与离线相结合的“油 —磨屑”监测和温度、电信号的监测；带式输送机、刮板输送机全面状态监控。三、主要的开采技术（一）深矿井开采技术深矿井开采的关键技术是：煤层开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等；需要攻关研究的是：深井围岩状态和应力场及分布状态的特征；深井作业场所工作环境的变化；深井巷道（特别是软岩巷道）快速掘进与支护技术与装备；深井冲击地压防治技术与监测监控技术；深矿井高产高效开采有关配套技术；深矿井开采热害治理技术与装备。（二）“三下”采煤技术提高数值模拟计算和相似材料模拟等，深入研究开采上覆岩层运动和地表下陷规律，研究满足地表、建筑物、地下水资源保护需要的合理的开采系统和优化参数，发展沉降控制理念和关键技术，包括用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统；研究与应用各种充填技术和组合充填技术，村庄房屋加固改造重建技术，适于村庄保护的开采技术；研究近水体开采的开采设计，工艺参数优化和装备，提出煤炭开采与煤炭城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源化等关键技术。（三）优化巷道布置，减少矸石排放的开采技术改进、完善现有采煤方法和开采布置，以实现开采效益最大化为目标，研究开发煤矿地质条件开采巷道布置及工艺技术评价体系专家系统，实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。实行全煤巷布置单一煤层开采，矸石基本不运出地面，生产系统要减化，同时实现中采与中掘同走发展，生产效率大幅提高的经验的同时，重点研究高产高效矿井，开拓部署与巷道布置系统的优化，减化巷道布置，优化采区及工作面参数，研究单一煤层集中开拓，集中准备、集中回采的关键技术，大幅度降低岩巷掘进率，多开煤巷，减少出矸率；研究矸石在井下直接处理、作为充填材料的技术，既是减少污染的一项有利措施，又减化了生产系统，有利于高产高效集中化开采，应加紧研究。采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。采煤工艺的发展将带动煤炭开采各环节的变革，现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高安全性和高可靠性，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合，研究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采 煤设备和生产监控系统，改进和完善采煤工艺。
油井压裂的风险分析与安全对策论文
摘要：对油井压裂过程中存在的安全风险进行了分析，梳理了安全管理的重点环节，提出了相应的安全管理对策措施。
关键词：油井压裂；风险分析安全对策
引言
油井压裂作业设备多、环节多，具有技术含量高、施工难度大、作业环境恶劣、救援及逃生困难的特点，安全管理工作难度大，极易酿成重大的人员伤亡和财产损失事故。笔者就油井压裂过程中存在的安全风险进行了分析，并提出了相应的安全管理对策措施。
1、压裂施工风险分析
人员与设备高度集中压裂作业井场占地一般1600m2左右；压裂设备包括压裂车、混砂车、仪表车、管汇车、砂罐车及立式砂罐、大罐等。在特殊情况下，如压力高或需要更大排量施工的井，还要增加压裂车和仪表车。井场人员和设备密集，管理难度大。
井场布置易存在隐患由于受井场场地的限制，施工车辆距离井口过近，压裂仪表车、其他辅助车辆和仪器距离高压区的距离较近，存在安全隐患。
施工过程危险性高压裂作业施工，尤其是老井、重复压裂井、大型酸化压裂，工序复杂，地面压力在30MPa-60MPa之间，极易造成井身结构破坏、管线爆裂，发生卡钻、砂堵油管、管柱断脱、井口设备刺漏等工程事故，极易引发井喷事故和物体打击事故。
救援及逃生困难由于井场摆放着各种车辆和压裂罐，视野较窄，一旦发生事故，很难迅速逃生和得到救援，极易升级为不良事件。
环境保护要求高如果压裂失控、压裂管柱破裂或者高压井口、管线泄漏，极易发生压裂液、有毒有害气体和原油的泄露，污染大气层和地表层，造成重大地面污染事故。
2、安全管理的重点环节
作业人员的管理应对设计人员进行井控培训，施工人员需穿戴好劳保用品并持证上岗，非本岗位工作人员要限入高压区。
生产设备的管理使用压裂设备前，必须对设备的气控系统、液压系统、吸入排出系统、仪表及执行机构系统、设备故障诊断系统等十个系统进行认真检查，并对仪表进行校正。
井场布置的管理压裂施工的井场布置应严格按高压区、低压区、井口区和辅助区划分，设立好警戒线，非工作人员严禁入内。油井压裂的所有生产设备，必须停放在上风方向，并与井口保持30m距离。
试压工序的管理井口要用钢丝绳固定牢固，高压管汇要安装泄压阀及安全阀。排空试压并保持15min，仔细检查无刺漏后再放空。要确定最高限压压力，现场施工中严禁超压操作，超压时应紧急停车。
施工过程的管理施工过程主要包括：循环、试压、试挤、压裂、支撑剂、替挤、反洗或活动管柱等环节，压裂施工期间应统一现场的操作指挥，必须对施工的设计要求、井下情况、地面设备及各个岗位的技术情况清楚，落实各项安全防范措施。在生产过程中，要保存安全生产的相关资料，主要包括作业人员名册、工作日志、培训记录、事故和险情记录、安全设备维修记录情况等。
安全管理的法规标准油井压裂作业安全管理须遵守SY6443-2000《压裂酸化作业安全规定》等有关的安全管理规定。
3、安全对策
规范人的安全行为
①压裂前召开安全会议，以保证所有的`现场人员都知道压裂施工程序，现场人员都应清楚自己在压裂施工中的职责和在应急情况下的处理措施。对施工现场人数进行统计，在应急情况下的人员逃生路线明确，在实施压裂过程中，暂无施工任务的人员应到指定位置待命。
②员工是油井压裂作业的主体，要从关爱员工生命及保护生产力的角度出发，严格压裂作业从业人员的选择任用。规范安全行为，加强安全教育及操作技能的培训，使其能够按规程、标准上岗操作，减少人为操作失误，降低因不安全行为引起的事故。
③压裂施工过程中，要严格按照操作规程的要求进行，不满足安全要求的井场坚决不能作业。高、低压管汇吊装、压裂车并入管汇、砂罐车倒车等重点工序，必须由专人指挥方能进行，提高操作的准确性及可靠性，有效避免人员伤亡事故的发生。
④要消除工作环境中的有害因素，创造适合人的工作环境，从而减少人失误的可能性。
控制设备设施的不安全状态
①压裂作业生产设施，要根据施工耐压等级，确定油井压裂生产设施和专业设备的选型，抓好设备的运行检查、定期校验、日常维护保养、维修改造、报废处理等环节的管理，杜绝设备带病运行，是确保油井压裂作业安全的重要途径。
②安全检查是监测单位生产作业情况与国家、地方及企业标准不符合程度的过程，是发现危害因素的方法，是安全管理工作的重要内容。通过安全检查，掌握油井压裂生产设备的安全运行状况，确保生产安全。
③严格按标准布置井场压裂设备，配备齐全的消防设施，消除压裂现场的机械设备、化学药剂的潜在危险。
④设备的安全附件要定期校验，不符合安全标准的安全附件要及时更换或修复，以消除作业中的安全隐患。
⑤安全管理部门要依据安全检查及隐患排查结果、隐患评价及隐患分级情况，提出隐患治理计划并组织实施。
抓好安全管理和应急救援工作
①油井压裂作业单位要依据国家有关安全生产的各项法律、法规和标准，结合单位的生产经营实际，制定单位安全生产管理的各项规章制度，要及时修订或完善，并组织员工对新制度进行学习培训。
②压裂作业单位要建立与单位生产和发展相适应的安全生产管理模式，建立健全安全管理网络，并配备好安全工程师，对于改善单位的安全管理、提高单位安全生产保障能力具有良好的作用。
③抓好应急救援工作。事故应急救援能有效降低事故发生后的人员伤亡和财产损失。油井压裂作业单位应建立并不断完善油井压裂作业配套的应急救援预案，强化应急演练，提高处理事故的应急技术，储备充足的应急物资和装备设施。同时，应建立可靠的通信联络与警报系统，加强与兄弟应急救援机构的信息沟通和交流，确保在应急状况下，及时得到救助，避免大的人员伤亡和财产损失。
原因是在怀孕的时候受到了惊吓，还有营养不够充分，所以胎儿就会唇腭裂。预防的方式是保持心情的愉悦，多种元素的补充，这样就好了。
唇腭裂多是基因遗传性疾病，也有的是妊娠早期病毒感染、饮酒、药物及放射线引起的基因突变，导致宝宝出现唇腭裂。
唇腭裂是指在胚胎发育过程中，胎儿唇或腭软组织、骨组织裂开，导致唇面先天性畸形，属于口腔颌面最常见的先天性畸形之一，从解剖的角度来看，唇裂通常被称为兔唇，实际上是唇不连接，也可分为单侧，可分为双侧，可完全裂开，可部分裂开。
唇腭裂包括：唇裂：分为单侧唇裂和双侧唇裂。单侧唇裂累及一侧，双侧唇裂累及两侧。严重程度分为：一次唇裂累及红唇；二次唇裂累及白唇；三次唇裂累及鼻底；腭裂：一次腭裂累及软腭；二次腭裂累及硬腭，切牙前；三次腭裂累及切牙前骨，直至牙槽。
唇腭裂是一种多基因遗传疾病。它是一种由多种病态基因的累积作用引起的遗传性疾病。其发病率倾向于家庭聚集，即患者亲属的发病率高于群体的发病率。亲属关系的距离也与发病率有关。随着亲属水平的降低，患者亲属的发病率显著降低。亲属的发病率与家庭中现有患者的数量和病变的程度有关。家庭病例越多，病变越严重，亲属的发病率就越高。病情越严重，亲属再发病率越高。
妇女在怀孕期间患有的某些疾病是先天性唇腭裂的主要原因。特别是孕妇在怀孕期间生病，特别是在胚胎形成的第7周至第12周期间，患有风疹、巨细胞病毒感染、弓形虫病毒感染和病毒性流感。因此，这一时期是胎儿颚的形成期。此时，母亲的疾病可能导致胎儿腭的发育缺陷。孕妇在怀孕期间剧烈呕吐和偏食会影响营养摄入，导致维生素和微量元素的缺乏，从而影响胎儿的发育。
各种药物的副作用是导致胎儿畸形的重要因素。妊娠期服用抗癫痫药物、镇静药物、抗恶性肿瘤药物、肾上腺皮质激素、抗惊厥药物等都会导致先天性唇腭裂。在怀孕期间吸烟、饮酒或服用含酒精的饮料也会对一些胎儿造成无辜的伤害。在妊娠早期，与农药、有毒物质、辐射等化学物质密切接触，容易引起胎儿先天性唇腭裂。
长期致力于对先天性唇腭裂发病机理、生长发育变化规律和临床治疗新技术、新方法的研究工作，首次提出了个体化唇裂修复法的概念与术式设计，现已广泛应用临床，培训了包括日本齿科大学医师在内的多名国内外医师。在国内首次将计算机技术引入唇裂的临床术式设计与效果评价和手术疗效预测，开发和研制出了计算机辅助先天性单侧唇裂的绘图、测量、评价系统。连续四次做为课题负责人获国家自然科学基金，以及教育部高等学校优秀青年教师教学和科研奖励基金和霍英东青年教育基金，美国整形外科教育基金会（PSEF）、教育部归国人员启动基金、卫生部和四川省科委等科研基金的资助。开展了唇腭裂的病因及发病机制的分子病理学研究；在国内首先建立了A系纯种小鼠先天性腭裂动物模型并进行了应用，阐明腭裂发生的主要原因腭胚突上担运动迟缓，腭间充质细胞和基质发育不足所致。发现腭胚突的增殖代谢是受EGF、TGFα、TGFβVEGF等多种因子网络调控的作用机理。他又对腭裂致畸剂糖皮质激素信号传递途径中的重要功能性Annexin，PLA2物质进行了系统的分子生物学方面的研究，发现AnnexinⅠ和PLA2是糖皮质激素与生长因子高腔细胞增殖的共同作用途径，二者在胚胎的发生形成过程中表达的异常变化，是腭裂形成的基础。同时还开展了用VirB12等预防先天性腭裂的方法并阐明其机理。通过建立了鼠、兔和犬等多种动物型, 逐步认识了唇裂与腭裂手术前后上颌骨生长发育变化的规律，明确了腭裂术后硬腭裸露骨面积对上颌骨生长发育影响的差异，采用自体骨移植，骨诱导活性生物膜，口腔粘膜和具有自分泌干扰素α功能的组织工程化口腔粘膜移植预防唇腭裂术后上颌骨生长发育继发畸形的新方法。主编有《唇腭裂修复外科学》和《口腔临床实验教程》，参编多部。曾荣获教育部优秀青年教师奖、两项卫生部和四川省科技进步三等奖，一项国家级教学成果二等奖和一项省级教学成果一等奖(均排名第一)。发表论文八十余篇，SCI收录论文10篇。石冰教授是新世纪百千万人才工程国家级人选, 四川省科学与技术带头人，中华口腔医学会口腔颌面外科专业委员会常委，全国唇腭裂学组组长，中华慈善总会微笑列车西南西北专家组组长，卫生部规化教材《口腔颌面外科学》编委，《中华口腔医学杂志》，《国际口腔医学杂志》，《中国口腔医学年鉴》、《华西口腔医学杂志》、《实用口腔医学杂志》、《口腔颌面外科杂志》、《中华口腔医学研究杂志》等杂志的编委。