本文關鍵詞：低滲透煤層水力壓裂參數(shù)優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：低透氣性是我國大部分煤層普遍具有的主要特點之一,這使得我國煤層瓦斯抽采效率非常低,并嚴重制約著煤礦的安全生產。針對陶一礦低滲透性煤層瓦斯抽采的艱難局面,提出了水力壓裂瓦斯抽采技術。本文采用了理論分析與數(shù)值模擬兩種研究方法對水力壓裂的起裂壓力、裂紋擴展延伸機理及規(guī)律進行了系統(tǒng)的研究與分析�；谝陨舷嚓P研究與分析,結合陶一礦現(xiàn)場工業(yè)試驗確定了適合陶一礦高瓦斯低滲透性煤層的水力壓裂技術參數(shù),為陶一礦煤層瓦斯抽采提供了豐富的理論依據(jù)和技術支撐。通過對水力壓裂瓦斯抽采技術進行理論研究與分析,闡明了煤層微觀孔隙結構、破裂準則、裂縫產生及其展布形態(tài)和破煤理論等,揭示了水力壓裂瓦斯抽采技術的作用機理。利用RFPA2D-Flow版本數(shù)值模擬軟件模擬研究了不同側壓系數(shù)和不同煤體堅固性系數(shù)下水力壓裂的起裂壓力和裂縫擴展延伸規(guī)律,還模擬研究了不同壓裂孔間距對煤體裂縫擴展延伸規(guī)律的影響。根據(jù)陶一礦2#煤地質條件選擇現(xiàn)場工業(yè)試驗地點,提出煤層水力壓裂技術方案,根據(jù)裂縫起裂理論計算模型和數(shù)值模擬結果設計水力壓裂注水壓力、注水時間、注水流量以及封孔深度等技術參數(shù)并進行參數(shù)優(yōu)化。最后通過現(xiàn)場工業(yè)試驗,驗證水力壓裂技術方案是否合理,并考察煤層瓦斯抽采效果�，F(xiàn)場工業(yè)試驗結果表明:壓裂后煤層瓦斯抽采流量和濃度明顯增加,透氣性顯著提高。最后結合理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場工業(yè)試驗的研究與分析結果,得出一套適用于陶一礦水力壓裂的主要技術工藝參數(shù)。
【關鍵詞】：水力壓裂 側壓系數(shù) 堅固性系數(shù) 孔間距 數(shù)值模擬 參數(shù)優(yōu)化
【學位授予單位】：河北工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD712.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 選題背景及研究意義9-10
• 1.2 國內外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-12
• 1.2.1 水力壓裂作用機理研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 水力壓裂數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀11
• 1.2.3 水力壓裂參數(shù)優(yōu)化研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 主要研究內容及技術路線12-14
• 1.3.1 研究內容12
• 1.3.2 研究方法12-13
• 1.3.3 技術路線13-14
• 第2章 低滲透煤層水力壓裂增透機理及關鍵影響參數(shù)14-22
• 2.1 水力壓裂卸壓增透理論研究14-17
• 2.1.1 煤層微觀孔裂隙結構14-15
• 2.1.2 水力壓裂的破裂準則15-17
• 2.2 水力壓裂增透理論分析17-20
• 2.2.1 水力壓裂裂縫產生及其展布形態(tài)分析17-18
• 2.2.2 水力壓裂破煤理論分析18-19
• 2.2.3 水力壓裂的卸壓增透作用19-20
• 2.3 水力壓裂工藝關鍵參數(shù)對壓裂效果的影響20-22
• 2.3.1 注水壓力20
• 2.3.2 注水時間20
• 2.3.3 注水流量20-22
• 第3章 低滲透煤層水力壓裂數(shù)值模擬22-56
• 3.1 RFPA2D-flow軟件簡介22-23
• 3.1.1 軟件功能及特點22
• 3.1.2 軟件基本原理及模擬流程圖22-23
• 3.2 數(shù)值模擬模型及模擬方案23-29
• 3.2.1 煤體破裂滲流-應力-損傷耦合模型23-26
• 3.2.2 數(shù)值模擬模型26-27
• 3.2.3 數(shù)值模擬方案27-29
• 3.3 不同側壓系數(shù)對煤層水力壓裂的影響29-41
• 3.3.1 煤體應力圖分析29-35
• 3.3.2 滲流孔隙水壓力分析35-38
• 3.3.3 裂隙發(fā)育對應的聲發(fā)射特征38-41
• 3.4 不同堅固性系數(shù)對水力壓裂的影響41-47
• 3.4.1 不同堅固性系數(shù)對起裂壓力的影響41-45
• 3.4.2 不同堅固性系數(shù)對裂縫延伸的影響45-47
• 3.5 雙孔壓裂數(shù)值模擬47-56
• 3.5.1 雙孔壓裂裂縫擴展規(guī)律分析47-50
• 3.5.2 雙孔壓裂煤體應力變化分析50-52
• 3.5.3 雙孔壓裂孔間距變化的影響52-56
• 第4章 水力壓裂試驗方案及參數(shù)優(yōu)化56-64
• 4.1 試驗工作面概況56-57
• 4.2 煤層水力壓裂方案設計57-61
• 4.2.1 鉆孔施工57-59
• 4.2.2 封孔59-60
• 4.2.3 壓裂鉆孔注水60-61
• 4.3 煤層水力壓裂技術參數(shù)優(yōu)化61-64
• 4.3.1 水力壓裂參數(shù)優(yōu)化原則61-62
• 4.3.2 水力壓裂關鍵參數(shù)優(yōu)化62-64
• 第5章 水力壓裂現(xiàn)場試驗64-73
• 5.1 水力壓裂效果考察64-71
• 5.1.1 壓裂前后瓦斯抽采參數(shù)變化64-68
• 5.1.2 12706工作面注水總結68-71
• 5.2 經濟效益和社會效益71-73
• 第6章 結論及展望73-75
• 6.1 主要結論73-74
• 6.2 展望74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻76-79
• 作者簡介79-80

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：低滲透煤層水力壓裂參數(shù)優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：395117