【摘要】：論文針對(duì)煤層瓦斯壓力恢復(fù)滲透率評(píng)價(jià)方法存在流動(dòng)階段劃分不準(zhǔn)的問題,開展煤體變形及瓦斯壓力恢復(fù)特性研究,分析了煤體應(yīng)力變形和瓦斯壓力作用變形對(duì)煤層瓦斯壓力恢復(fù)流動(dòng)過程的影響和特征,建立了適用于煤層瓦斯壓力恢復(fù)模型,劃分了壓力恢復(fù)流動(dòng)階段。(1)自制裝置模擬實(shí)驗(yàn)揭示煤體瓦斯壓力恢復(fù)過程,準(zhǔn)確診斷和劃分瓦斯流動(dòng)階段。運(yùn)用壓力恢復(fù)理論,自制裝置模擬煤層鉆孔瓦斯壓力恢復(fù)過程,將煤體瓦斯壓力恢復(fù)特征曲線與瓦斯壓力導(dǎo)數(shù)特征曲線相結(jié)合,利用雙對(duì)數(shù)壓力導(dǎo)數(shù)圖版擬合法分析壓力恢復(fù)過程,解決了在模型診斷和流態(tài)劃分方面存在的不足。(2)在理論基礎(chǔ)上建立了煤體瓦斯壓力恢復(fù)曲線數(shù)學(xué)模型。借鑒壓力恢復(fù)曲線在油氣井中應(yīng)用的理論,通過總結(jié)現(xiàn)有瓦斯流動(dòng)規(guī)律,結(jié)合鉆孔瓦斯參數(shù)的相互關(guān)系與量綱之間的相互轉(zhuǎn)化,從瓦斯流動(dòng)最本質(zhì)的方程出發(fā)建立適用于煤層測(cè)壓過程中的滲流模型及解釋方法,利用壓力恢復(fù)公式,采用半對(duì)數(shù)直線段分析方法實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的求出煤層滲透率。(3)結(jié)合特征曲線與壓力圖版導(dǎo)數(shù)曲線對(duì)壓力恢復(fù)流動(dòng)階段準(zhǔn)確劃分。將壓力恢復(fù)流動(dòng)過程劃分為瓦斯蓄流段、過渡段、徑向流段和穩(wěn)流段等四個(gè)階段。根據(jù)計(jì)算所得滲透率與實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析可知,計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果相對(duì)誤差在7.89%17.39%之間,平均誤差為11.05%,誤差在可接受范圍內(nèi),證實(shí)了壓力恢復(fù)特征曲線階段劃分方法的可行性。(4)瓦斯壓力變形作用下,隨瓦斯壓力的等梯度增加,煤樣應(yīng)變值呈“V”字變化,體積應(yīng)變值與壓力恢復(fù)速度成反比。瓦斯注入煤樣的初始階段,煤樣應(yīng)變呈收縮狀態(tài),短時(shí)間內(nèi)又表現(xiàn)出回彈現(xiàn)象,煤樣整體上表現(xiàn)為膨脹變形,煤樣應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)率逐漸較小,變形越大,壓力導(dǎo)數(shù)曲線徑向流段出現(xiàn)的時(shí)間越晚。(5)應(yīng)力作用變形對(duì)煤樣壓力恢復(fù)流動(dòng)起阻礙作用,隨軸壓等梯度加載,應(yīng)變變化速率逐漸增大。施加應(yīng)力的過程中瓦斯?jié)B流通道逐漸劣化使煤體內(nèi)瓦斯流動(dòng)速度呈減小趨勢(shì)。應(yīng)力增大,導(dǎo)致壓力導(dǎo)數(shù)曲線山峰越高,壓力恢復(fù)速度越緩慢,瓦斯在煤體內(nèi)的流動(dòng)系數(shù)越低,壓力導(dǎo)數(shù)曲線表現(xiàn)為水平段越靠上,瓦斯壓力作用變形與應(yīng)力作用變形相比對(duì)壓力恢復(fù)過程的影響更為顯著。綜上所述,本文通過對(duì)焦作古漢山礦煤樣進(jìn)行加載煤體瓦斯壓力恢復(fù)特性進(jìn)行研究,為后期通過壓力恢復(fù)曲線了解煤層內(nèi)部特征及參數(shù)測(cè)定方面提供了一定的實(shí)驗(yàn)與理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD712
【圖文】：

內(nèi)外研究現(xiàn)狀煤層瓦斯壓力恢復(fù)曲線特征研究進(jìn)展儲(chǔ)層瓦斯壓力動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)可分為早、中、晚三個(gè)階段。在早期鉆孔瓦斯在孔形成時(shí)已排出,鉆孔被密封后,其周圍的瓦斯氣體迅鉆孔內(nèi)的瓦斯壓力快速增長(zhǎng)。中期階段，由于前期瓦斯已填滿整的瓦斯壓力降低,致使煤層深部瓦斯向鉆孔處運(yùn)移,但瓦斯流量呈,鉆孔內(nèi)的瓦斯壓力增長(zhǎng)趨勢(shì)相對(duì)變小。晚期,隨著煤層瓦斯的不斷的壓力增長(zhǎng)速率變緩,鉆孔內(nèi)的瓦斯壓力逐漸與遠(yuǎn)處煤層瓦斯壓五一[3]利用時(shí)間序列分析的方法，建立鉆孔瓦斯壓力恢復(fù)模型。在程中，較為熟悉的瓦斯壓力隨著時(shí)間的推移其變化趨勢(shì)將大致出龔帕茲曲線 yt=e(k+abt)和圖 1（b）(邏輯斯諦曲線 yt=1/(k+abt))兩種種情況對(duì)于透氣性基本相同的煤層在特定的封孔條件下，其瓦斯變化趨勢(shì)應(yīng)當(dāng)是一致的。

的實(shí)驗(yàn)與理論基礎(chǔ)。2.2 加載條件下瓦斯壓力恢復(fù)測(cè)試系統(tǒng)的研制為了能夠深入的對(duì)深部煤層鉆孔瓦斯壓力恢復(fù)過程中瓦斯動(dòng)態(tài)流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究，本次所加工的實(shí)驗(yàn)裝備主要利用耐高壓密封鋼結(jié)構(gòu)腔體、液壓油泵加載裝置、自動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置、密封恒溫室、高壓瓦斯氣瓶及減壓閥、高精度存儲(chǔ)式電子壓力計(jì)等構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，為進(jìn)行加載條件下瓦斯壓力恢復(fù)實(shí)驗(yàn)的研究提供一種測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠、真實(shí)的表征實(shí)際礦井煤層中瓦斯的運(yùn)移情況、測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠的途徑。2.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)本次實(shí)驗(yàn)采用自制裝置模擬鉆孔瓦斯壓力恢復(fù)測(cè)定系統(tǒng)，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由應(yīng)力加載系統(tǒng)、氣壓控制設(shè)備、三軸壓力倉(cāng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)、壓力恢復(fù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、抽真空設(shè)備、自動(dòng)化控制系統(tǒng)等 8 部分組成，圖 2-1 為實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖 2-2 為實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖。

圖 2-2 實(shí)驗(yàn)裝置圖Fig.2-2 laboratory system作系統(tǒng)介紹加載系統(tǒng) 系 統(tǒng) 由 兩 臺(tái) 泵 組 成 ， 其 中 一 臺(tái) 為 進(jìn) 口 高 精 度X/70MPa）用于軸壓加載，另一臺(tái)為江蘇珂地公司生缸活塞加壓泵）。該組泵計(jì)量準(zhǔn)確、精度高，具有壓力液壓泵的加載方式有手動(dòng)和自動(dòng)兩種，該泵配置通訊，也可人工操作，能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)不斷的提供高精度載。

【參考文獻(xiàn)】

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1 蘇承東;陳曉祥;袁瑞甫;;單軸壓縮分級(jí)松弛作用下煤樣變形與強(qiáng)度特征分析[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2014年06期

2 蘇承東;熊祖強(qiáng);翟新獻(xiàn);顧明;;三軸循環(huán)加卸載作用下煤樣變形及強(qiáng)度特征分析[J];采礦與安全工程學(xué)報(bào);2014年03期

3 張遵國(guó);曹樹剛;郭平;劉延保;;原煤和型煤吸附-解吸瓦斯變形特性對(duì)比研究[J];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2014年03期

4 曹樹剛;張遵國(guó);李毅;郭平;劉延保;;突出危險(xiǎn)煤吸附、解吸瓦斯變形特性試驗(yàn)研究[J];煤炭學(xué)報(bào);2013年10期

5 梁冰;石迎爽;孫維吉;于洪雯;;考慮壓力作用的煤吸附/解吸CH_4變形試驗(yàn)研究[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2014年02期

6 劉明舉;陳亮;曾昭友;;基于壓力恢復(fù)曲線的富水煤層瓦斯測(cè)壓結(jié)果修正[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2013年07期

7 尹光志;李文璞;李銘輝;蔣長(zhǎng)寶;秦虎;王孟來;;不同加卸載條件下含瓦斯煤力學(xué)特性試驗(yàn)研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2013年05期

8 梁冰;于洪雯;孫維吉;石迎爽;;煤低壓吸附瓦斯變形試驗(yàn)[J];煤炭學(xué)報(bào);2013年03期

9 高魁;劉澤功;劉健;鄧東生;康亞;黃凱峰;;構(gòu)造軟煤的物理力學(xué)特性及其對(duì)煤與瓦斯突出的影響[J];中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

10 許江;李波波;周婷;劉東;程立朝;曹偈;;加卸載條件下煤巖變形特性與滲透特征的試驗(yàn)研究[J];煤炭學(xué)報(bào);2012年09期

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2 李小雙;尹光志;趙洪寶;王維忠;敬小非;;含瓦斯突出煤三軸壓縮下力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)研究[A];第十一次全國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2010年

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2 孫維吉;煤滲透和吸附變形規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2011年

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2 楊寧波;結(jié)合鉆孔瓦斯壓力恢復(fù)曲線計(jì)算煤層透氣性系數(shù)的方法研究[D];河南理工大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2758876