本文關鍵詞：水力壓裂誘導鉆孔孔壁應變行為演化特征試驗研究，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系統(tǒng),開展了配比型煤與原煤擬三軸水力壓裂試驗,從細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,測試分析了水力壓裂過程中壓裂孔孔壁應變-水壓曲線；基于孔壁應變的發(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,得到了配比型煤在不同注水流量情況下的孔壁壓縮應變—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系。 結果表明,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),其中壓縮型應變具有較好的可恢復性,其應變恢復比遠大于拉伸型應變；鉆孔起裂過程分為三階段,即水氣作用誘導微損傷形成階段,孔壁內形成氣流通道并產(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)則由于作用力轉向而得到一定程度恢復。 隨著流量增大,起裂壓力也有所增加,孔壁應變速率也隨之變大,且試塊的破壞形式趨于復雜化和多樣化。泵入流量的大小實質是單位時間內能量輸入的多少,試塊的壓裂過程其實質是能量的輸入、儲存、轉移、耗散和釋放的過程,鉆孔圍巖彈性應變能積累和釋放將會引起孔壁應變的變化,試塊在初次破裂前應變的快速增長階段反應的是能量的快速積累過程,發(fā)生初次破裂以后,孔壁應變曲線的每一次波動則較好的反映了裂紋擴展延伸的行為。 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。
【關鍵詞】：水力壓裂 孔壁應變 殘余變形 三階段起裂特征 注水流量
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 國內外研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 水力壓裂起裂機理研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 水力壓裂的試驗研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 研究內容19
• 1.4 主要技術路線19-20
• 1.5 主要創(chuàng)新點20-21
• 2 水力壓裂實驗系統(tǒng)研制21-31
• 2.1 實驗系統(tǒng)設計21-25
• 2.1.1 密封腔體設計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 配比型煤的力學參數(shù)測定27-28
• 2.3 應變片布置方法28-30
• 2.4 本章小結30-31
• 3 壓裂孔圍巖應力應變及損傷演化特征31-43
• 3.1 壓裂孔圍巖應力分布31-32
• 3.2 壓裂孔圍巖應力應變分析32-34
• 3.3 壓裂孔圍巖損傷演化特征34-38
• 3.4 裂紋擴展延伸特征38-42
• 3.5 本章小結42-43
• 4 定流量條件煤體水力壓裂試驗研究43-57
• 4.1 擬三軸水力壓裂試驗方案43
• 4.2 起裂壓力規(guī)律分析43-48
• 4.3 水力壓裂誘導孔壁應變響應特征試驗方案48
• 4.4 孔壁環(huán)向應變規(guī)律分析48-52
• 4.4.1 應變試驗結果48-51
• 4.4.2 殘余應變分析51-52
• 4.5 壓裂孔三階段起裂特征52-55
• 4.6 本章小結55-57
• 5 不同注水流量條件水力壓裂試驗研究57-71
• 5.1 試驗方案57-58
• 5.2 試驗結果分析58-66
• 5.2.1 孔壁應變—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性分析68-69
• 5.4 本章小結69-71
• 6 結論與展望71-73
• 6.1 主要結論71-72
• 6.2 研究展望72-73
• 參考文獻73-77
• 致謝77-78
• 作者簡介78

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳景濃,吳綿拔;內孔加壓三軸條件下巖石的破裂試驗研究[J];地震地質;1986年02期

2 鐘冬望,楊軍,高文學,段衛(wèi)東;裂隙巖體的損傷本構模型探討[J];工程爆破;1999年01期

3 張克實;李世輝;鄭長卿;;裂尖大應變細觀斷裂研究[J];固體力學學報;1990年01期

4 顏玉定,廖遠群,吳景濃,石勇;圍壓條件下巖石的抗拉強度[J];華南地震;1991年02期

5 劉建軍,杜廣林,薛強;水力壓裂的連續(xù)損傷模型初探[J];機械強度;2004年S1期

6 繆協(xié)興;錢鳴高;;中國煤炭資源綠色開采研究現(xiàn)狀與展望[J];采礦與安全工程學報;2009年01期

7 林柏泉;孟杰;寧俊;張萌博;李全貴;劉洋;;含瓦斯煤體水力壓裂動態(tài)變化特征研究[J];采礦與安全工程學報;2012年01期

8 劉明舉,孔留安,郝富昌,辛新平,魏國營,劉彥偉;水力沖孔技術在嚴重突出煤層中的應用[J];煤炭學報;2005年04期

9 劉明舉;潘輝;李擁軍;胡寶軍;陳衛(wèi)東;;煤巷水力擠出防突措施的研究與應用[J];煤炭學報;2007年02期

10 魏國營;郭中海;謝倫榮;辛新平;單智勇;;煤巷掘進水力掏槽防治煤與瓦斯突出技術[J];煤炭學報;2007年02期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 黃炳香;煤巖體水力致裂弱化的理論與應用研究[D];中國礦業(yè)大學;2009年

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

本文編號：366742