【摘要】：針對豫西礦區(qū)存在的煤層透氣性差、瓦斯抽采率低等問題,迫切需求采取相應(yīng)措施改變現(xiàn)狀。近年來水力壓裂技術(shù)被廣泛用于改造煤層的透氣性,雖然取得了良好的效果,但對于構(gòu)造煤層特殊的起裂機(jī)理及裂縫擴(kuò)展規(guī)律,尚需理論和現(xiàn)場實(shí)踐的支撐。因此,本文綜合利用彈塑性斷裂力學(xué)理論、數(shù)值模擬分析手段并結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對水力壓裂的機(jī)理、裂縫的起裂和擴(kuò)展進(jìn)行了系統(tǒng)研究,取得如下主要的成果:(1)獲取了煤巖鉆孔起裂方向的一般規(guī)律:當(dāng)k1(k=σH/σh)時(shí),裂縫在X方向起裂;當(dāng)k=1時(shí),裂縫起裂會失去方向性;當(dāng)k1時(shí),裂縫在Y方向起裂。(2)在非均勻地應(yīng)力場中煤體破裂壓力隨著最大與最小主應(yīng)力及應(yīng)力差的變化而變化,裂縫總是沿著最大主應(yīng)力方向擴(kuò)展,且表現(xiàn)為寬而短的幾何形態(tài)。(3)基于水力壓裂數(shù)值模擬結(jié)果,優(yōu)化了研究區(qū)水力壓裂工藝參數(shù):壓裂孔的方位角與最大主應(yīng)力方向平行,傾角與煤層傾角一致,布孔間距(埋深500m)為100m,初始注水壓力為10MPa,單孔注水時(shí)間在2小時(shí)以上。(4)受壓裂的影響,煤體的含水率增加了2~3倍,煤層的透氣性系數(shù)提高60~150倍,瓦斯抽采濃度增加50%~200%,抽采流量增大60%~300%,瓦斯抽采的衰減周期延長到3個月以上�？傊�,水力壓裂在豫西礦區(qū)具有較好的卸壓增透效果,同時(shí)在類似瓦斯地質(zhì)條件的礦區(qū)也具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD712.6

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8 劉蜀知,任書泉;水力壓裂裂縫三維延伸數(shù)學(xué)模型的建立與求解[J];西南石油學(xué)院學(xué)報(bào);1993年S1期

9 ;水力壓裂法[J];環(huán)境與生活;2012年05期

10 喬繼彤,張若京,姚飛,蔣闐;水力壓裂的二維溫度場分析[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2000年04期

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6 楊麗芳;張陳芳;陽國桂;王路偉;;油田水力壓裂過程中示蹤砂用量計(jì)算[A];第三屆全國核技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)研討會會議資料文集[C];2012年

7 李家祥;張文泉;;井下水力壓裂應(yīng)力測量[A];首屆全國青年巖石力學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];1991年

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9 陽國桂;李錦富;;同位素水力壓裂示蹤用示蹤劑的研制[A];第三屆全國核技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)研討會會議資料文集[C];2012年

10 鄢旭彬;饒少瑩;任海龍;王軍紅;;水力壓裂工藝技術(shù)的應(yīng)用[A];油氣藏改造壓裂酸化技術(shù)研討會會刊[C];2014年

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