本文關(guān)鍵詞：水中高壓脈沖放電的液電特性及煤體致裂效果研究

  更多相關(guān)文章： 水中高壓脈沖放電 煤層氣抽采 液電效應(yīng) 水激波 致裂

【摘要】：水中高壓脈沖放電技術(shù)作為在電火花震源、液電成型、污水處理、石油開采等工程領(lǐng)域廣泛成熟應(yīng)用的一項工程技術(shù),它的基本原理和工作特性影響著它在工程實際中的應(yīng)用效果。目前針對水中高壓脈沖放電技術(shù)的研究很多,但都是根據(jù)各自工程領(lǐng)域的一些經(jīng)驗性的總結(jié),難以被廣泛推廣,并將其應(yīng)用到煤層氣井的致裂增透上來。本文針對煤層井致裂增透的工程背景,基于傳統(tǒng)的水力壓裂技術(shù)和水中高壓脈沖放電在其他領(lǐng)域的成熟理論經(jīng)驗,提出將鉆孔水壓致裂與高壓脈沖放電技術(shù)集成在一起,利用水中高壓脈沖放電產(chǎn)生的液電效應(yīng)來實現(xiàn)煤層的致裂增透。本文根據(jù)水中高壓脈沖放電的基本理論,分析了液電效應(yīng)致裂煤體的機理及影響因素,并在實驗室中完成了不同水壓及電壓條件下的水中高壓脈沖放電液電特性實驗及其致裂煤層效果的試驗,取得了一些成果,初步論證了水中高壓脈沖放電技術(shù)在煤層氣抽采方面的可行性,為以后的工程應(yīng)用提供了理論指導(dǎo)。本論文的主要研究內(nèi)容及成果包括:(1)在水中高壓脈沖放電基本理論的基礎(chǔ)上,對液電效應(yīng)中水激波的基本特征進行了理論分析,得出了水激波的能量計算公式和壓力衰減公式。對液電效應(yīng)致裂煤層的作用機理進行了理論分析,并且研究了擊穿延時和靜水壓力對脈沖致裂效果的影響。經(jīng)過分析認為:擊穿延時越長,水激波峰值壓力降低,煤層致裂效果變差;擊穿延時越短,水激波峰值壓力增大,煤層致裂效果越好;水壓的增大,有利于形成較長的順層裂縫,但會減低水激波峰值壓力,影響煤層致裂效果。所以在每一組放電參數(shù)下存在一個最優(yōu)的靜水壓力值,從而使得煤體致裂效果最好。(2)在放電電壓7kV~13kV,水介質(zhì)靜壓力0MPa~12MPa范圍的實驗條件下,進行了不同靜水壓力和放電電壓條件下的脈沖放電液電效應(yīng)的實驗,對得到的實驗數(shù)據(jù)進行分析,得出以下結(jié)論:隨著放電電壓的增大,擊穿延時減小,水激波的峰值壓力會增大;隨著靜水壓力的增加,擊穿延時增大,水激波的峰值壓力會先升高而后降低。(3)在3MPa靜水壓條件下,分別對四個試件進行了不同放電電壓的水中高壓脈沖放電,采用超聲波檢測的方法,分析了不同液電特性時的煤體致裂效果,研究結(jié)果表明:在液電效應(yīng)的作用下,新生沖擊裂隙主要在煤體中存在的原有裂隙處產(chǎn)生,使得原有裂隙發(fā)育擴展;隨著液電效應(yīng)的增強,裂隙數(shù)量增加,脈沖致裂區(qū)域擴大,最終使得裂隙之間相互貫通,形成覆蓋整個試件的貫通裂紋。本論文從理論及實驗的角度對水中高壓脈沖放電的液電特性及煤體致裂效果進行了研究,初步確立了水中高壓脈沖放電技術(shù)具有在煤層氣抽采應(yīng)用方面的可行性,確定了適合工程實際的放電參數(shù),得出了脈沖放電致裂煤層效果的一般規(guī)律,為水中高壓脈沖放電技術(shù)在煤層致裂方面的應(yīng)用提供了一定的理論依據(jù)和操作方法。
【關(guān)鍵詞】：水中高壓脈沖放電 煤層氣抽采 液電效應(yīng) 水激波 致裂
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD712.6
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 論文選題的背景及意義11-13
• 1.2 水中高壓脈沖放電的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 水中脈沖電弧放電理論研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 水中脈沖放電預(yù)擊穿過程的機理研究概述14-15
• 1.2.3 水中脈沖放電產(chǎn)生的沖擊波的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.4 水中高壓脈沖放電技術(shù)的應(yīng)用16-17
• 1.3 論文的主要研究工作17-19
• 第二章 水中高壓脈沖放電的基本理論19-31
• 2.1 水中脈沖放電機制19-21
• 2.2 水介質(zhì)的擊穿模型21-23
• 2.2.1 經(jīng)典電子模型21-22
• 2.2.2 經(jīng)典熱模型22
• 2.2.3 納秒擊穿模型22-23
• 2.3 水激波的基本原理23-26
• 2.3.1 水激波的產(chǎn)生23-24
• 2.3.2 水激波的傳播特性24-25
• 2.3.3 水激波的能量特征25-26
• 2.4 液電效應(yīng)致裂煤體機理26-29
• 2.4.1 液電效應(yīng)對煤體的致裂過程27
• 2.4.2 影響致裂效果的液電特性27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-31
• 第三章 實驗裝置設(shè)計及測量系統(tǒng)31-41
• 3.1 實驗裝置及原理31-34
• 3.1.1 液電效應(yīng)實驗裝置31-32
• 3.1.2 脈沖致裂試驗裝置32-34
• 3.2 電壓電流測量系統(tǒng)的設(shè)計34-37
• 3.2.1 電流測量線圈原理及選型34-36
• 3.2.2 高壓探頭原理及選型36-37
• 3.2.3 示波器的選擇37
• 3.3 脈沖壓力測量設(shè)備選型37-39
• 3.3.1 壓阻式壓力傳感器37-38
• 3.3.2 壓電式壓力傳感器38-39
• 3.4 實驗設(shè)備抗干擾措施39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第四章 水中高壓脈沖放電液電特性的實驗研究41-65
• 4.1 電特性影響因素分析41-45
• 4.1.1 回路電阻對電流的影響41-44
• 4.1.2 放電電壓對擊穿延時的影響44
• 4.1.3 靜水壓對擊穿延時的影響44-45
• 4.2 實驗方案設(shè)計45-47
• 4.3 實驗結(jié)果分析47-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第五章 水中脈沖放電致裂媒體增透試驗65-81
• 5.1 試件制作65-72
• 5.1.1 原煤加工65-66
• 5.1.2 原始試件超聲波檢測66-72
• 5.2 脈沖致裂試驗72-77
• 5.2.1 試驗過程72
• 5.2.2 試驗后的超聲脈沖掃描72-77
• 5.3 致裂效果分析77-79
• 5.4 本章小結(jié)79-81
• 第六章 總結(jié)與展望81-83
• 6.1 論文的主要結(jié)論81-82
• 6.2 不足與展望82-83
• 參考文獻83-89
• 致謝89-91
• 碩士研究生期間發(fā)表的論文及參與的科研項目91

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1 張希華,董金昌;脈沖放電汽車尾氣凈化新技術(shù)研究及產(chǎn)品開發(fā)[J];環(huán)境技術(shù);2000年02期

2 李凌云,葉齊政,謝志輝,李勁;氣體成分對水中脈沖放電產(chǎn)生過氧化氫的影響[J];高壓電器;2005年02期

3 李杰;李楠;李國鋒;吳彥;;氣相脈沖放電針-板反應(yīng)器降解水中有機物[J];河北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2007年06期

4 周遠翔,孫昌富,嚴萍,梁曦東,關(guān)志成,荷福正治;快脈沖放電對粉塵中二VA英的轉(zhuǎn)化作用[J];清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2002年09期

5 楊世東;馬軍;史富麗;;水中高壓脈沖放電誘導(dǎo)產(chǎn)生過氧化氫的初步研究[J];東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2005年S1期

6 蔡灝兢;路淼;依成武;;脈沖放電除塵中顆粒的荷電研究[J];能源環(huán)境保護;2006年02期

7 楊勝凡;梁建軍;常向東;秦玉芳;;高壓脈沖放電技術(shù)對地表水消毒殺菌的應(yīng)用研究[J];廣州環(huán)境科學(xué);2009年03期

8 依成武,白希堯,白敏冬,滿書玲,黃立群;超高壓脈沖放電分解煙塵有害氣體的實驗研究[J];工業(yè)安全與防塵;1996年07期

9 于學(xué)文;金玉惠;;放電過程中的微短路與微電弧現(xiàn)象[J];電子工藝技術(shù);1982年10期

10 文岳中,姜玄珍,吳墨;高壓脈沖放電降解水中苯乙酮的研究[J];中國環(huán)境科學(xué);1999年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王慧娟;李國鋒;李杰;王方錚;全燮;吳彥;;氣液混合脈沖放電體系中的氣量作用[A];中國物理學(xué)會靜電專業(yè)委員會第十三屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

2 孫冰;高志鷹;嚴志宇;劉永軍;劉慧;;液相高壓脈沖放電產(chǎn)生的沖擊波特性研究[A];第十六屆全國等離子體科學(xué)技術(shù)會議暨第一屆全國等離子體醫(yī)學(xué)研討會會議摘要集[C];2013年

3 楊黎明;姜雨澤;吳彥;;飛灰對脈沖放電脫硫的影響[A];中國物理學(xué)會第九屆靜電學(xué)術(shù)年會論文集[C];2000年

4 王曉鵬;晏乃強;賈金平;王亞林;;脈沖放電去除硫化氫廢氣[A];第二屆全國環(huán)境化學(xué)學(xué)術(shù)報告會論文集[C];2004年

5 呂丹;孫冰;朱小梅;;氣液混合高壓脈沖放電反應(yīng)器特性及脫色效果的研究[A];第五屆全國環(huán)境化學(xué)大會摘要集[C];2009年

6 吳彥;王翠華;李國鋒;;利用雙向脈沖放電產(chǎn)生的等離子體滅活大腸桿菌[A];中國物理學(xué)會靜電專業(yè)委員會第十二屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

7 陳晨;馮雪威;李冬霜;紀曉宇;嚴軒辰;;高壓脈沖放電技術(shù)在基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用[A];中國水利學(xué)會地基與基礎(chǔ)工程專業(yè)委員會第十一次全國學(xué)術(shù)技術(shù)研討會論文集[C];2011年

8 孫冰;王雪梅;朱小梅;;高壓脈沖放電處理藻類的研究[A];中國物理學(xué)會第十五屆靜電學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

9 王雪梅;孫冰;朱小梅;;高壓脈沖放電處理藻類的研究[A];第五屆全國環(huán)境化學(xué)大會摘要集[C];2009年

10 張富琦;胡傳錦;;液中小間隙雙脈沖放電與腐蝕過程的研究[A];第六屆全國電加工學(xué)術(shù)年會論文集[C];1989年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 記者 董映璧;周期脈沖放電水消毒法獨辟蹊徑[N];科技日報;2005年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 王翠華;脈沖放電等離子體殺菌滅藻及其藻毒素去除的研究[D];大連理工大學(xué);2008年

2 高志鷹;液相脈沖放電效應(yīng)及管線防生物附著的研究[D];大連海事大學(xué);2013年

3 姜雨澤;脈沖放電煙氣脫硫、除塵及產(chǎn)物收集相結(jié)合的研究[D];大連理工大學(xué);2000年

4 章志成;高壓脈沖放電破碎巖石及鉆井裝備研制[D];浙江大學(xué);2013年

5 張若兵;雙向窄脈沖放電染料廢水脫色技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2005年

6 魏林生;等離子體臭氧產(chǎn)生的實驗與理論研究[D];浙江大學(xué);2008年

7 董冰巖;脈沖放電煙氣脫硫反應(yīng)器研究及設(shè)計[D];大連理工大學(xué);2005年

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1 周海金;多針—板脈沖放電反應(yīng)器結(jié)構(gòu)優(yōu)化及降解甲醛的研究[D];江西理工大學(xué);2015年

2 黃嘗偉;脈沖放電協(xié)同MnO_2催化劑降解甲醛的機理研究[D];江西理工大學(xué);2015年

3 李賀;電火花加工單脈沖放電工件溫度建模與工藝參數(shù)優(yōu)化[D];華中科技大學(xué);2015年

4 尹志強;水中高壓脈沖放電的液電特性及煤體致裂效果研究[D];太原理工大學(xué);2016年

5 王雪梅;高壓脈沖放電處理藻類的研究[D];大連海事大學(xué);2009年

6 李凌云;水中脈沖放電活性粒子的研究[D];華中科技大學(xué);2005年

7 宋艷靜;液相脈沖放電處理壓載水中小球藻的研究[D];大連海事大學(xué);2011年

8 覃世勛;排水式線—線電極氣液兩相體脈沖放電現(xiàn)象的研究[D];華中科技大學(xué);2007年

9 姚丹;高壓脈沖放電水中過氧化氫生成規(guī)律的研究[D];大連理工大學(xué);2011年

10 谷一杉;氣液混合高壓脈沖放電反應(yīng)器特性及應(yīng)用研究[D];大連海事大學(xué);2011年

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本文編號：1133326