發(fā)布時(shí)間：2020-05-06 11:40

【摘要】：電脈沖致裂煤層增滲是一種基于高壓沖擊波技術(shù)而研究的一種新型煤層瓦斯瓦斯解吸增透的技術(shù),但是電脈沖致裂煤層增滲技術(shù)存在危險(xiǎn)性較高、能量損失較快等問(wèn)題。因此本文選取2種無(wú)煙煤、1種煙煤,經(jīng)過(guò)5個(gè)濃度梯度的Na Cl、Ca Cl2、Al Cl3處理后,利用高壓電脈沖致裂增滲實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái),擊穿原煤以及處理后煤樣,研究經(jīng)過(guò)不同濃度不同種類離子溶液處理前后無(wú)煙煤和煙煤表面的吸附行為及吸附規(guī)律,處理前后擊穿煤體的場(chǎng)強(qiáng)、電壓的變化規(guī)律,處理前后擊穿煤樣宏微觀破裂特征以及孔裂隙結(jié)構(gòu)的演化規(guī)律。結(jié)果表明:陽(yáng)離子價(jià)態(tài)越高的溶液,處理后的煤體表面對(duì)離子吸附量的大小相對(duì)應(yīng)就多;隨著浸泡時(shí)間的增加,煤樣顆粒表面對(duì)各導(dǎo)電離子的吸附量最終達(dá)到飽和的狀態(tài);經(jīng)過(guò)導(dǎo)電離子溶液的處理,在煤體表面附著一定數(shù)量的導(dǎo)電離子,使得煤體的導(dǎo)電性能得到了改善,改良了高壓電脈沖擊穿煤體的電壓條件,使得在高壓電脈沖擊穿過(guò)程中煤體內(nèi)的等離子體通道更加充分的發(fā)展、衍生,很大程度上降低了煤樣的擊穿電壓,同時(shí)電脈沖擊穿煤體破碎程度更明顯,煤體表面形成裂隙網(wǎng)絡(luò)更豐富;處理后的擊穿煤體的總孔容、總比表面積、孔隙度以及平均孔徑都有有一定幅度的增加,孔徑覆蓋的范圍增大,煤體的大、中孔百分比呈增加趨勢(shì),小、微孔百分比呈減小趨勢(shì),煤體的孔隙結(jié)構(gòu)得到更充分改造,說(shuō)明經(jīng)過(guò)導(dǎo)電離子溶液的處理,高壓電脈沖擊穿后煤體原本離散的孔徑連通性明顯增強(qiáng),更有助于煤體瓦斯?jié)B透性的發(fā)展。
【圖文】：

電脈沖產(chǎn)生的沖擊波，沖擊波的周圍具有強(qiáng)大的磁場(chǎng)瓦斯的解吸。因?yàn)橛捎诜兜氯A力的作用，使得煤層瓦斯吸附在[78]，脈沖波以球形傳遞能量，在煤體各個(gè)方向傳遞的作用力強(qiáng)比較大，沖擊波大大破壞了范德華力，煤層氣由于范德華力的少，從而得到解吸。壓電脈沖致裂技術(shù)世紀(jì)初，有關(guān)學(xué)者開(kāi)始研究高壓電脈沖技術(shù)，最早是利用高壓 射線。在 20 世紀(jì)中期，經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的研究發(fā)展，高壓電脈露頭角，成為一門新興的研究學(xué)科[79-80]。高壓電脈沖技術(shù)是通沖沖擊波作用于負(fù)載，巨大的電能量?jī)?chǔ)存在儲(chǔ)能器中，通過(guò)轉(zhuǎn)為直流電，開(kāi)啟閉合開(kāi)關(guān)，在很短的瞬間，大量的能量轉(zhuǎn)化作如圖 1-2 所示。電脈沖技術(shù)具有安全環(huán)保、高效率、成本低、捷性等特點(diǎn)，經(jīng)常用于工業(yè)、食品、制藥業(yè)、軍工、化工、醫(yī)域[83-87]。

（a）液電致裂 （b）電破碎致裂圖 1-3 電脈沖致裂形式[32]Figure 1-3 Broken types of electrical pulses[32]下，電脈沖致裂技術(shù)在石油開(kāi)采領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，但是對(duì)于增加煤層通透性方面研究較之為少。胡博仲[93]曾對(duì)低頻率電脈的增透經(jīng)常詳細(xì)的研究，分析得出了在工程實(shí)地進(jìn)行油層增透以及方法，同時(shí)確定了該頻率脈沖下適應(yīng)的油層范圍。河南省對(duì)低滲透性油層進(jìn)行了詳細(xì)的研究，在聲波和低頻率脈沖對(duì)油做大量的研究，對(duì)油層的解堵增透有良好的的指導(dǎo)意義[94]。陳實(shí)驗(yàn)研究，得出了在脈沖波的振動(dòng)作用和沖擊作用下，，巖體發(fā)脈沖技術(shù)可以達(dá)到油層增透的效果。中科院電研所等[96]對(duì)大電及大電壓的條件下，相關(guān)脈沖技術(shù)的電源高壓高頻電源技術(shù)方，在工程實(shí)地應(yīng)用的效果良好。邱愛(ài)慈院士等[56]人通過(guò)重復(fù)高油、天然氣的開(kāi)采提供了新的技術(shù)思路和方法。白建梅等[71]以象，通過(guò)大功率的脈沖試驗(yàn)，得出了大功率電脈沖對(duì)巖體的剪
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD712

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本文編號(hào)：2651202