本文關(guān)鍵詞：煤層脈動(dòng)水力壓裂壓力波沿裂隙傳播規(guī)律和解堵機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煤層水力壓裂技術(shù)用于突出防治、頂板管理和強(qiáng)化瓦斯抽采,在煤礦井下得到了廣泛的應(yīng)用。煤層脈動(dòng)水力壓裂是一種新型的壓裂技術(shù),與傳統(tǒng)的恒壓水力壓裂相比具有明顯的優(yōu)勢,并在工業(yè)應(yīng)用中取得了顯著的效果。為了進(jìn)一步揭示煤層脈動(dòng)水力壓裂的壓裂機(jī)制,有效的提高脈動(dòng)水力壓裂效果,本文以實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和理論分析相結(jié)合的方法,研究脈動(dòng)水力壓裂動(dòng)壓力波傳播和作用規(guī)律以及脈動(dòng)壓力解除裂隙堵塞的機(jī)理,在此基礎(chǔ)上研究了不同脈動(dòng)壓裂參數(shù)下脈動(dòng)壓力的變化和對壓裂效果的影響。文章從煤層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征為切入點(diǎn),分析了煤層中裂隙和孔隙特征對脈動(dòng)水力壓裂的影響,為裂隙的實(shí)驗(yàn)物理模型的建立奠定基礎(chǔ);然后對比分析了脈動(dòng)水力壓裂的發(fā)生方式,與普通水力壓裂技術(shù)的發(fā)生設(shè)備相比,脈動(dòng)水力壓裂設(shè)備能夠產(chǎn)生周期性變化的流量而非恒定流量,在煤層內(nèi)部表現(xiàn)為周期性變化的脈動(dòng)壓力。通過理論分析建立了脈動(dòng)壓力發(fā)生的數(shù)學(xué)表達(dá)式,根據(jù)目前裂隙中脈動(dòng)壓力波傳播理論模型,分析了脈動(dòng)水力壓裂壓力的傳播規(guī)律,分別從應(yīng)力和能量的角度進(jìn)行了計(jì)算,得到了壓力傳播和能量傳播方程,說明了脈動(dòng)壓力的大小受到水流速度的影響,同時(shí)脈動(dòng)壓力的衰減值與入口距離大小相關(guān)。在脈動(dòng)水力壓裂實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,研究了水平直裂隙中脈動(dòng)壓力波傳播規(guī)律和壓裂機(jī)理分析,從脈動(dòng)水流流動(dòng)過程和煤體裂隙簡化建立了實(shí)驗(yàn)的裂隙物理模型,結(jié)合脈動(dòng)壓力發(fā)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)了脈動(dòng)壓力波傳播實(shí)驗(yàn)方案,實(shí)驗(yàn)從相同頻率不同開口和不同測點(diǎn)的脈動(dòng)壓力曲線變化,同時(shí)分了脈動(dòng)壓力沿程變化,對脈動(dòng)水力壓裂的機(jī)理進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上探究了脈動(dòng)壓力在裂隙網(wǎng)絡(luò)中的傳播和作用機(jī)制,從裂隙網(wǎng)絡(luò)中不同角度的分叉裂隙進(jìn)行研究,建立了不同分叉夾角的裂隙模型(實(shí)驗(yàn)中選擇了30°、45°、60°、90°、120°、135°和150°),研究不同脈動(dòng)頻率、分叉夾角等不同參量條件下脈動(dòng)壓力波的傳播,將所得到結(jié)果進(jìn)行推廣討論了裂隙網(wǎng)絡(luò)中脈動(dòng)壓力波傳播規(guī)律,并結(jié)合前人的研究成果驗(yàn)證了結(jié)果的正確性。最后,在第五章研究了脈動(dòng)壓力的解堵機(jī)理,前人研究認(rèn)為脈沖壓力有利于裂隙中堵塞物的解除,本文從實(shí)驗(yàn)的角度進(jìn)行了分析,在直裂隙模型的基礎(chǔ)上引入了堵塞物和堵塞率的量化指標(biāo),實(shí)驗(yàn)中選擇了四種不同堵塞率參數(shù),研究不同脈動(dòng)頻率和堵塞率的情況下脈動(dòng)壓力的變化規(guī)律,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析脈動(dòng)壓力在裂隙中的作用特征,進(jìn)而得出脈動(dòng)壓力的解堵機(jī)理。
【關(guān)鍵詞】：脈動(dòng)水力壓裂 煤體裂隙 脈動(dòng)壓力 傳播規(guī)律 解堵機(jī)理 煤層氣
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD712
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-20
• 1 緒論20-30
• 1.1 研究背景和意義20-22
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析22-26
• 1.3 研究存在的問題26-27
• 1.4 研究的主要內(nèi)容27-28
• 1.5 研究思路28-30
• 2 煤層結(jié)構(gòu)特征及脈動(dòng)水力壓裂基礎(chǔ)理論30-45
• 2.1 煤層的結(jié)構(gòu)特征及壓裂孔周圍裂隙分布30-33
• 2.2 脈動(dòng)水力壓裂技術(shù)的基本理論33-39
• 2.3 煤層結(jié)構(gòu)對脈動(dòng)水力壓裂的影響39
• 2.4 裂隙中脈動(dòng)壓力波傳播理論39-43
• 2.5 脈動(dòng)壓力波理論值和實(shí)測值對比43-44
• 2.6 本章小結(jié)44-45
• 3 水平直裂隙中脈動(dòng)壓力波傳播規(guī)律和壓裂機(jī)理分析45-58
• 3.1 脈動(dòng)水力壓裂的過程分析45-46
• 3.2 脈動(dòng)壓力波傳播實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃驮O(shè)備系統(tǒng)建立46-50
• 3.3 水平直裂隙中脈動(dòng)壓力波傳播實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)50-52
• 3.4 水平直裂隙脈動(dòng)壓力波傳播實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析52-55
• 3.5 脈動(dòng)壓力波作用機(jī)理分析55-57
• 3.6 本章小結(jié)57-58
• 4 分叉裂隙中脈動(dòng)壓力波傳播和作用機(jī)理研究58-74
• 4.1 引言58
• 4.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?/span>58-60
• 4.3 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)60-61
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析61-72
• 4.5 裂隙網(wǎng)絡(luò)中脈動(dòng)壓力波傳播規(guī)律的討論72-73
• 4.6 本章小結(jié)73-74
• 5 裂隙中脈動(dòng)壓力波解堵機(jī)理研究74-84
• 5.1 引言74
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)74-77
• 5.3 受堵塞裂隙中脈動(dòng)壓力波傳播實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析77-82
• 5.4 脈動(dòng)壓力波解除堵塞物的機(jī)理分析82-83
• 5.5 本章小結(jié)83-84
• 6 主要結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)及展望84-86
• 6.1 主要結(jié)論84-85
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)85
• 6.3 展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-92
• 作者簡歷92-95
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集95

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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4 王玉蓉,張建民,刁明軍,曲景學(xué);脈動(dòng)水壓力沿縫隙傳播的試驗(yàn)研究[J];水利學(xué)報(bào);2002年12期

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本文編號(hào)：442537