本文關(guān)鍵詞：潘三礦13-1煤層水力壓裂卸壓增透技術(shù)研究與應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著潘三礦13-1煤層開(kāi)采深度的不斷增加,煤層透氣性急劇性降低,從而使瓦斯的抽采受到嚴(yán)重的影響,因此,針對(duì)該煤層抽采效率低的問(wèn)題,本文采用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的方法,對(duì)潘三礦13-1煤層水力壓裂卸壓增透技術(shù)進(jìn)行了研究。 首先,結(jié)合斷裂力學(xué)基本知識(shí),從裂縫的起裂和延伸兩個(gè)方面切入,分析了鉆孔的起裂位置,研究裂縫的延伸規(guī)律,從而探討水力壓裂的卸壓增透作用。得出水力壓裂起裂壓力計(jì)算公式為過(guò)分析試驗(yàn)區(qū)實(shí)際情況計(jì)算得出起裂壓力JIc為23.9MPa。 ‘其次,運(yùn)用模擬軟件RFPA2D-Flow進(jìn)行模擬,建立了計(jì)算模型,模擬了13-1煤層的水力壓裂過(guò)程,計(jì)算得出該試驗(yàn)區(qū)起裂壓力為23.5Mpa；；通過(guò)分析主應(yīng)力的變化,得出水力壓裂的增透影響半徑為12m-14m；從應(yīng)力圖中也能得出水力壓裂過(guò)程可以劃分為三個(gè)階段,即應(yīng)力累積階段、裂縫穩(wěn)定延伸階段及裂縫失穩(wěn)擴(kuò)展階段。 最后,現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中,通過(guò)對(duì)13-1煤層的壓裂試驗(yàn),對(duì)壓裂工藝流程和壓裂前后的效果考察方案進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)壓裂,13-1煤層有效抽采半徑為12m左右,透氣性系數(shù)為0.173m2/(MPa2·d),是原始透氣性系數(shù)的86.5倍。水力壓裂后對(duì)瓦斯抽采濃度和抽采量的提高十分明顯,平均抽采濃度為78.3%,純量平均0.91m3/min,單孔抽采純量平均0.0396m3/min,壓裂后平均抽采濃度為壓裂前的1.7倍,單孔平均抽采純量為壓裂前的3.5倍。 通過(guò)在13-1煤層1791(3)切眼底板巷進(jìn)行水力壓裂工程試驗(yàn),結(jié)果表明通過(guò)水力壓裂技術(shù)能提高13-1煤層的透氣性系數(shù)、促進(jìn)內(nèi)部瓦斯氣體的流動(dòng)、提高抽采率、降低煤層突出危險(xiǎn)性。
【關(guān)鍵詞】：水力壓裂 卸壓增透 低透氣性煤層 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD712
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• Contents10-12
• 1 引言12-20
• 1.1 研究的背景及意義12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 低透性煤層增透方法12-14
• 1.2.2 水力壓裂研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 存在的主要問(wèn)題17
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線17-20
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.4.2 技術(shù)路線18-20
• 2 水力壓裂增透理論研究20-32
• 2.1 斷裂力學(xué)基本理論20-22
• 2.1.1 線彈性斷裂力學(xué)20-21
• 2.1.2 彈塑性斷裂力學(xué)21-22
• 2.2 水力壓裂裂縫產(chǎn)生及起裂壓力的確定22-26
• 2.3 水力壓裂裂縫起裂位置及延伸規(guī)律26-29
• 2.3.1 裂縫起裂位置分析26-27
• 2.3.2 裂縫延伸規(guī)律分析27-29
• 2.4 水力壓裂增透的作用機(jī)理29
• 2.5 本章小結(jié)29-32
• 3 水力壓裂數(shù)值模擬32-40
• 3.1 數(shù)值模擬軟件RFPA介紹32-35
• 3.1.1 RFPA~(2D)-Flow簡(jiǎn)介32-33
• 3.1.2 理論基礎(chǔ)33-35
• 3.2 模型建立35-37
• 3.3 數(shù)值模擬結(jié)果37-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 4 水力壓裂現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)40-66
• 4.1 礦井概況40-41
• 4.1.1 礦井簡(jiǎn)介40
• 4.1.2 煤層特征40-41
• 4.2 試驗(yàn)區(qū)域概況41-42
• 4.3 水力壓裂設(shè)備及工藝流程42-45
• 4.3.1 水力壓裂設(shè)備選型42-43
• 4.3.2 水力壓裂封孔工藝43-44
• 4.3.3 水力壓裂工藝流程44-45
• 4.4 潘三礦13-1煤層現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)45-51
• 4.4.1 水力壓裂孔的布置45-47
• 4.4.2 水力壓裂的實(shí)施過(guò)程47-50
• 4.4.3 水力壓裂過(guò)程中的安全技術(shù)措施50-51
• 4.5 水力壓裂試驗(yàn)效果分析51-64
• 4.5.1 13-1煤層原始基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)定51-53
• 4.5.2 水力壓裂有效抽采半徑考察53-56
• 4.5.3 煤層透氣性系數(shù)的考察56-58
• 4.5.4 瓦斯抽采量考察58-64
• 4.6 本章小結(jié)64-66
• 5 結(jié)論與展望66-68
• 5.1 結(jié)論66
• 5.2 展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72-74
• 作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：426981