本文關(guān)鍵詞：五陽礦低透氣煤層水力壓裂卸壓增透技術(shù)研究及應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 水力壓裂 卸壓增透 數(shù)值模擬 地應(yīng)力差 瓦斯抽采

【摘要】：我國煤層普遍具有低透氣性的特點，使得煤層瓦斯抽采效率低下，嚴重影響煤礦安全生產(chǎn)。針對五陽煤礦高瓦斯低透氣性煤層瓦斯抽采難題，提出了水力壓裂卸壓增透瓦斯抽采技術(shù)。采用理論分析、實驗室分析和數(shù)值模擬方法對水力壓裂裂縫起裂、擴展機理以及水力壓裂卸壓增透效應(yīng)進行分析，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合五陽煤礦現(xiàn)場工業(yè)試驗確定了合適的水力壓裂技術(shù)工藝參數(shù)，為五陽煤礦高瓦斯低透氣性煤層瓦斯抽采提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。 通過水力壓裂理論分析闡明了裂縫起裂壓力和裂縫長度的理論計算模型，結(jié)合煤巖全應(yīng)力—應(yīng)變過程滲透性試驗揭示了水力壓裂卸壓增透作用機理；采用RFPA數(shù)值模擬方法研究了五陽煤礦水力壓裂起裂壓力和裂縫擴展延伸范圍隨地應(yīng)力差和煤堅固性系數(shù)的變化規(guī)律；針對五陽煤礦地質(zhì)條件選擇現(xiàn)場工業(yè)試驗地點，設(shè)計水力壓裂試驗方案，，根據(jù)裂縫起裂理論計算模型和數(shù)值模擬結(jié)果設(shè)計水力壓裂注水壓力、注水時間、封孔方式和深度等工藝參數(shù)。通過現(xiàn)場工業(yè)試驗，驗證方案設(shè)計，考察瓦斯抽采效果。 現(xiàn)場工業(yè)試驗結(jié)果表明，水力壓裂卸壓增透后，煤層透氣性明顯增大，壓裂后瓦斯抽采濃度、流量顯著提高，水力壓裂卸壓增透技術(shù)適用于五陽煤礦高瓦斯低透氣性煤層，在總結(jié)理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗結(jié)果基礎(chǔ)上，得出適用于五陽煤礦水力壓裂的主要技術(shù)工藝參數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：水力壓裂 卸壓增透 數(shù)值模擬 地應(yīng)力差 瓦斯抽采
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TD712.6
【目錄】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 低滲煤層增透技術(shù)研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 水力壓裂技術(shù)研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.3 存在的問題12-13
• 1.3 研究內(nèi)容13
• 1.4 研究方法及技術(shù)路線13-15
• 1.4.1 研究方法13-14
• 1.4.2 技術(shù)路線14-15
• 2 水力壓裂卸壓增透機理15-26
• 2.1 煤層地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征15-16
• 2.1.1 煤層層理15
• 2.1.2 煤體孔（裂）隙結(jié)構(gòu)15-16
• 2.2 水力壓裂裂縫起裂機理16-17
• 2.3 水力壓裂裂縫擴展機理17-21
• 2.3.1 裂縫擴展過程及特點17-18
• 2.3.2 裂縫擴展類型及形態(tài)18-19
• 2.3.3 裂縫幾何長度預(yù)測模型19-21
• 2.4 水力壓裂卸壓增透作用21-25
• 2.4.1 全應(yīng)力—應(yīng)變滲透試驗原理21-22
• 2.4.2 煤樣全應(yīng)力—應(yīng)變滲透性試驗方案22
• 2.4.3 試驗結(jié)果分析22-25
• 2.4.4 水力壓裂卸壓增透作用25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 3 水力壓裂卸壓增透影響因素數(shù)值模擬26-40
• 3.1 數(shù)值模擬軟件概述26-28
• 3.1.1 軟件功能及特點26
• 3.1.2 軟件基本原理26-28
• 3.2 數(shù)值模擬模型及模擬方案28-33
• 3.2.1 煤體破裂滲流—應(yīng)力—損傷耦合模型28-30
• 3.2.2 數(shù)值模擬模型30-31
• 3.2.3 數(shù)值模擬方案31-33
• 3.3 不同地應(yīng)力差對煤層水力壓裂的影響33-37
• 3.3.1 不同地應(yīng)力差對起裂壓力的影響33-35
• 3.3.2 不同地應(yīng)力差對裂縫延伸的影響35-37
• 3.4 不同堅固性系數(shù)對水力壓裂的影響37-39
• 3.4.1 不同堅固性系數(shù)對起裂壓力的影響37
• 3.4.2 不同堅固性系數(shù)對裂縫延伸的影響37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 4 五陽煤礦水力壓裂試驗方案及參數(shù)確定40-48
• 4.1 礦井及試驗區(qū)域概況40-42
• 4.1.1 礦井概況40-41
• 4.1.2 試驗區(qū)域概況41-42
• 4.2 煤層水力壓裂方案設(shè)計42-44
• 4.2.1 水力壓裂試驗方案42-43
• 4.2.2 壓裂及抽采鉆孔布置43-44
• 4.3 煤層水力壓裂技術(shù)參數(shù)44-47
• 4.3.1 水力壓裂注水參數(shù)44-45
• 4.3.2 水力壓裂孔封孔45-47
• 4.3.3 水力壓裂裝備系統(tǒng)47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 5 水力壓裂現(xiàn)場試驗及效果考察48-56
• 5.1 煤層水力壓裂試驗48-50
• 5.1.1 泵注程序設(shè)計48
• 5.1.2 壓裂系統(tǒng)調(diào)試48
• 5.1.3 水力壓裂實施48-50
• 5.2 水力壓裂效果考察50-55
• 5.2.1 壓裂前后瓦斯抽采參數(shù)50-52
• 5.2.2 壓裂前后煤層含水率52-53
• 5.2.3 壓裂前后煤層瓦斯含量53-54
• 5.2.4 水力壓裂卸壓增透范圍考察54-55
• 5.3 本章小結(jié)55-56
• 6 結(jié)論及展望56-58
• 6.1 主要結(jié)論56-57
• 6.2 論文展望57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻59-66
• 附錄66

【參考文獻】

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本文編號：883475