本文關(guān)鍵詞：水力壓裂誘導(dǎo)鉆孔孔壁應(yīng)變行為演化特征試驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文利用自行研制的擬三軸煤巖體水力壓裂模擬試驗(yàn)系統(tǒng),開展了配比型煤與原煤擬三軸水力壓裂試驗(yàn),從細(xì)觀角度分析了鉆孔起裂行為。 通過開展配比型煤與原煤擬三軸水力壓裂試驗(yàn),測試分析了水力壓裂過程中壓裂孔孔壁應(yīng)變-水壓曲線；基于孔壁應(yīng)變的發(fā)展規(guī)律,分析了壓裂孔的“三階段”起裂特征。通過開展不同注水流量情況下配比型煤的擬三軸水力壓裂模擬試驗(yàn),得到了配比型煤在不同注水流量情況下的孔壁壓縮應(yīng)變—水壓曲線,分析了壓裂過程中配比型煤起裂壓力、試塊的破壞形式與注水流量的關(guān)系。 結(jié)果表明,在壓裂孔起裂過程中,鉆孔孔壁呈現(xiàn)拉伸與壓縮應(yīng)變兩種類型,并呈現(xiàn)拉伸破裂區(qū)與壓縮變形區(qū),其中壓縮型應(yīng)變具有較好的可恢復(fù)性,其應(yīng)變恢復(fù)比遠(yuǎn)大于拉伸型應(yīng)變；鉆孔起裂過程分為三階段,即水氣作用誘導(dǎo)微損傷形成階段,孔壁內(nèi)形成氣流通道并產(chǎn)生初始損傷；局部損傷帶形成階段,孔壁形成拉伸破裂區(qū)和壓縮變形區(qū)；試件失穩(wěn)破壞階段,裂縫不斷延伸直至試件破裂,拉伸破裂區(qū)依然保持拉伸變形并較好地保持殘余變形,而壓縮變形區(qū)則由于作用力轉(zhuǎn)向而得到一定程度恢復(fù)。 隨著流量增大,起裂壓力也有所增加,孔壁應(yīng)變速率也隨之變大,且試塊的破壞形式趨于復(fù)雜化和多樣化。泵入流量的大小實(shí)質(zhì)是單位時(shí)間內(nèi)能量輸入的多少,試塊的壓裂過程其實(shí)質(zhì)是能量的輸入、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移、耗散和釋放的過程,鉆孔圍巖彈性應(yīng)變能積累和釋放將會(huì)引起孔壁應(yīng)變的變化,試塊在初次破裂前應(yīng)變的快速增長階段反應(yīng)的是能量的快速積累過程,發(fā)生初次破裂以后,孔壁應(yīng)變曲線的每一次波動(dòng)則較好的反映了裂紋擴(kuò)展延伸的行為。 本文研究成果對于揭示鉆孔起裂行為及能量演化規(guī)律具有重要理論意義。
【關(guān)鍵詞】：水力壓裂 孔壁應(yīng)變 殘余變形 三階段起裂特征 注水流量
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD712.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 引言13-21
• 1.1 研究目的及意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 水力壓裂起裂機(jī)理研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 水力壓裂的試驗(yàn)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 研究內(nèi)容19
• 1.4 主要技術(shù)路線19-20
• 1.5 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)20-21
• 2 水力壓裂實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研制21-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)21-25
• 2.1.1 密封腔體設(shè)計(jì)21-22
• 2.1.2 加載及壓裂裝置22-24
• 2.1.3 數(shù)據(jù)采集裝置24-25
• 2.2 試樣制備25-28
• 2.2.1 相似材料選取25-26
• 2.2.2 試樣規(guī)格確定26-27
• 2.2.3 配比型煤的力學(xué)參數(shù)測定27-28
• 2.3 應(yīng)變片布置方法28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 3 壓裂孔圍巖應(yīng)力應(yīng)變及損傷演化特征31-43
• 3.1 壓裂孔圍巖應(yīng)力分布31-32
• 3.2 壓裂孔圍巖應(yīng)力應(yīng)變分析32-34
• 3.3 壓裂孔圍巖損傷演化特征34-38
• 3.4 裂紋擴(kuò)展延伸特征38-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 4 定流量條件煤體水力壓裂試驗(yàn)研究43-57
• 4.1 擬三軸水力壓裂試驗(yàn)方案43
• 4.2 起裂壓力規(guī)律分析43-48
• 4.3 水力壓裂誘導(dǎo)孔壁應(yīng)變響應(yīng)特征試驗(yàn)方案48
• 4.4 孔壁環(huán)向應(yīng)變規(guī)律分析48-52
• 4.4.1 應(yīng)變試驗(yàn)結(jié)果48-51
• 4.4.2 殘余應(yīng)變分析51-52
• 4.5 壓裂孔三階段起裂特征52-55
• 4.6 本章小結(jié)55-57
• 5 不同注水流量條件水力壓裂試驗(yàn)研究57-71
• 5.1 試驗(yàn)方案57-58
• 5.2 試驗(yàn)結(jié)果分析58-66
• 5.2.1 孔壁應(yīng)變—水壓曲線58-64
• 5.2.2 試塊破壞形態(tài)64-66
• 5.3 水力壓裂過程的能量特征66-69
• 5.3.1 裂紋起裂的能量積聚與釋放特征67-68
• 5.3.2 注水流量與孔壁破壞的相關(guān)性分析68-69
• 5.4 本章小結(jié)69-71
• 6 結(jié)論與展望71-73
• 6.1 主要結(jié)論71-72
• 6.2 研究展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 作者簡介78

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：水力壓裂誘導(dǎo)鉆孔孔壁應(yīng)變行為演化特征試驗(yàn)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：366742