【摘要】：我國具有豐富的煤礦資源,煤層氣開發(fā)潛力巨大,不過我國的煤層氣開發(fā)技術(shù)尚不成熟,有許多問題亟待解決。與常規(guī)石油天然氣資源不同,煤層氣儲層具有低孔、低滲、低壓的特點,導(dǎo)致煤層氣開發(fā)不能直接運用常規(guī)的開發(fā)手段。目前壓裂技術(shù)是煤層氣增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)比較可行的方法,不過由于煤特殊的巖石力學(xué)特性,煤層壓裂與一般的水力壓裂方法有所不同。本文分析了煤層水力壓裂的特性。介紹并討論了擴(kuò)展有限元及其優(yōu)勢。通過基本的巖石力學(xué)實驗,得到了國內(nèi)七元等礦區(qū)煤巖的基本力學(xué)參數(shù)。根據(jù)煤巖的非均質(zhì)性和各向異性的特點,以及各類假設(shè)模型的優(yōu)缺點,得出橫觀各項同性正交各向異性的假設(shè)模型更適用于煤巖。簡要介紹了流固耦合及裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則相關(guān)理論知識。建立了適用于煤巖壓裂的擴(kuò)展有限元分析模型。通過分析不同的壓裂液排量、粘度以及不同的煤巖抗拉強(qiáng)度對壓裂的影響。通過模擬不同的抗拉強(qiáng)度反映不同的損傷對煤層壓裂進(jìn)行了研究。根據(jù)基礎(chǔ)理論知識及數(shù)值模擬研究,得出抗拉強(qiáng)度增大裂縫寬度適當(dāng)增加,縫口壓力略微增加。此外排量對裂縫的影響程度大于粘度和抗拉強(qiáng)度對裂縫的影響。而煤層的微裂縫可以視為一種損傷,這種損傷使得煤層的強(qiáng)度變低。本文觀察到煤巖存在彈性模量泊松比同時增大的情況,數(shù)值模擬結(jié)果表明泊松比變化對裂縫長度和寬度的影響小于彈性模量變化對裂縫長度和寬度的影響。本文的研究結(jié)論為后續(xù)壓裂設(shè)計提供了指導(dǎo)措施,也為后續(xù)研究人員研究煤層壓裂提供了新的思路和方法。
【圖文】：

中國石油大學(xué)（北京）碩士專業(yè)學(xué)位論文渡性裂隙，同時具備割理和構(gòu)造裂隙的雙重性質(zhì)。表 2.2 為煤層中裂2.1 為煤層割理及示意圖[46]。表 2.2 煤層中裂隙分類Table 2.2 Crack classification in coal seam割理面割理端割理煤中裂隙分類構(gòu)造裂隙剪性構(gòu)造裂隙張性構(gòu)造裂隙劈理繼承性裂隙 繼承性裂隙

第2 章 煤巖基本力學(xué)特性及分析，，如圖 2.3 所示�？p高等于儲層厚度，裂縫型[5]，如圖 2.4 所示。裂縫以圓盤狀全方位，如圖 2.5 所示。裂縫穿過圍巖一定高度，尖形狀。
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE377

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本文編號：2587659