脉动水力压裂煤层微观结构变化及其工程实践

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为了研究脉动水力压裂煤层微观结构变化,对取自杨柳矿、顾桥矿和丁集矿的煤样进行脉动水力压裂实验室实验,通过压汞实验和CO2气体吸附测试分析原煤样和水力压裂作用下煤样孔隙特征变化规律。结果表明:原煤大孔隙阶段的孔隙连通性明显优于中孔隙阶段;煤体孔隙度、孔隙总体积、总表面积和微孔比例随着煤阶的升高而增加,中孔比例随着煤阶的升高而减小,大孔比例则随着煤阶的增加呈"减少-增加"趋势。脉动水力压裂作用后,孔隙度明显增加,而水分对孔隙连通性影响较小。脉动水力压裂使煤样孔隙总表面积、微孔体积和微孔比例减小,总孔隙体积、中孔比例、大孔体积和大孔比例增大。

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脉动水力煤层微观结构变化及其工程实践

为了研究脉动水力压裂煤层微观结构变化,对取自杨柳矿、顾桥矿和丁集矿的煤样进行脉动水力压裂实验室实验,通过压汞实验和CO2气体吸附测试分析原煤样和水力压裂作用下煤样孔隙特征变化规律。结果表明:原煤大孔隙阶段的孔隙连通性明显优于中孔隙阶段;煤体孔隙度、孔隙总体积、总表面积和微孔比例随着煤阶的升高而增加,中孔比例随着煤阶的升高而减小,大孔比例则随着煤阶的增加呈"减少-增加"趋势。脉动水力压裂作用后,孔隙度明显增加,而水分对孔隙连通性影响较小。脉动水力压裂使煤样孔隙总表面积、微孔体积和微孔比例减小,总孔隙体积、中孔比例、大孔体积和大孔比例增大。

2020-05-23 立即下载
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煤层脉动水力增透技术研究与应用

为了提高高瓦斯低透气性煤层瓦斯的抽采效率,提出了煤层脉动水力压裂卸压增透技术,进行了不同压力、频率条件下型煤试样的脉动水力压裂实验,分析了脉动水作用下煤体的疲劳损伤破坏特点及高压脉动水楔致裂机理。研究结果表明:煤体原生裂隙在强烈的脉动水压力作用下,会在缝隙末端产生交变应力,使煤体裂隙孔隙产生"压缩—膨胀—压缩"的反复作用,煤体将产生疲劳损伤破坏,煤体内部裂隙弱面扩展、延伸,形成相互交织的贯通裂隙网络。工业性试验结果表明脉动水力压裂比普通水力压裂卸压增透效果明显,钻孔瓦斯抽采浓度和流量均有较大幅度提高。

2020-05-23 立即下载
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煤层脉动水力脉动参量作用特性的实验研究

为了研究脉动参量对脉动水力压裂致裂效果的影响,制作了力学特征接近真实煤体的型煤试样,利用脉动水力压裂实验系统分别从不同压裂方式、不同脉动频率和不同参量组合3个方面进行了实验,实验结果表明:对于相似型煤试样,脉动压裂在较小压力下使试样破坏,其原因在于使试样产生疲劳破坏;脉动压裂时试样内部变化可分成脉动水充满原始裂隙、裂隙发育和扩展、裂隙贯通3个时期;相同压力下,脉动频率越低裂隙发育越充分,脉动频率选择24 Hz时煤层增透效果和脉动压裂效率均能得到保证;实施脉动水力压裂时应适当控制脉动压力,为脉动水在煤体内部的反复作用提供时间保证。结合脉动参量组合特点,提出了"双频-双压"压裂工艺。

2020-05-01 立即下载
502KB
本煤层脉动水力增透技术应用

针对余吾煤业S1206工作面煤层瓦斯含量大、煤层透气性系数低的特点,开展脉动水力压裂试验强化瓦斯抽采,研究了脉动水力压裂卸压增透机理,设计了脉动水力压裂的钻孔参数、封孔工艺和压裂参数。试验结果表明,与普通瓦斯抽采钻孔相比,压裂孔的瓦斯浓度平均提高4.7倍,纯流量平均提高了6.3倍;导向孔的瓦斯抽采浓度平均提高了3.7倍,抽采纯流量平均提高了3.9倍,实现了煤层的快速卸压增透,提高了瓦斯抽采效果。

2020-05-01 立即下载
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脉动水力的电磁辐射机理及其应用

提出了1种从电磁学的角度研究脉动水力压裂的方法,并从瓦斯吸附的本质方面对脉动水力压裂过程中的电磁辐射机理进行了深入的探讨;阐述了脉动水力压裂在铁法大兴矿的实践应用,对脉动水力压裂的设计施工、钻孔布置和应用效果进行了详细的论述和分析,实践表明脉动水力压裂技术拥有明显的卸压增透效果,对煤矿瓦斯资源的抽采应有广大的研究价值。

2020-05-02 立即下载
224KB
脉动水力技术应用于煤层注水综述

脉动水力压裂技术应用于煤层注水综述,章毅,杨胜强,水力压裂技术经过了60余年的发展,已不仅仅应用在油气藏增产增注领域。文章基于难以抽放煤层注水难、瓦斯抽取效率低的现状,介绍�

2020-01-29 立即下载
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单一低透煤层脉动水力脉动波破煤岩机理

针对单一低透气性高瓦斯煤层瓦斯抽采困难的现状,采用理论研究、物理实验和现场测试相结合的方式,研究了高压脉动压裂过程中脉动应力波的产生、传播及对煤岩体的破坏机理,通过实验室试验,研究了脉动压裂与常规压裂的不同。研究表明:脉动应力波的反射与叠加使某些位置应力增大,某些位置应力减小,加之煤岩体的能量积聚作用,可以以较小的脉动压力产生比较大常规压力更好的压裂效果。应用该原理开发了高压脉动压裂卸压增透技术,经现场实施表明:脉动压裂起裂压力为8 MPa,为常规压裂起裂压力的1/2,压裂影响半径为8 m,脉动压裂后单孔瓦斯抽采量为普通抽采孔的3.6倍,最高为50 L/min,抽采流量为未压裂孔的4倍,是常规

2020-04-30 立即下载
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煤层水力增透影响半径试验研究

在分析煤层水力压裂增透机理的基础上,根据五阳煤矿地质条件,经现场试验确定出适合五阳煤矿的水力压裂工艺及压裂参数。水力压裂后,在增透影响半径内煤层瓦斯平均抽采浓度和平均抽采纯流量较原始抽采增大2.3倍和2.6倍,煤层平均含水率增大1.78倍。通过综合测定钻孔瓦斯抽采纯流量、抽采浓度和煤层含水率得到水力压裂增透影响半径为20~25 m,压裂湿润煤体范围略大于压裂增透范围。

2020-04-24 立即下载
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水力-水力割缝联合增透技术应用

针对重庆松藻逢春煤矿高构造应力区域煤层透气性差、钻孔垮孔严重、瓦斯抽采浓度低等问题,在预抽煤层瓦斯时采用水力压裂-水力割缝联合增透技术,分析了该技术的增透原理,并在张狮坝采区+680N11203回风巷-2区钻场进行了对比试验。结果表明:水力压裂-水力割缝联合增透技术与水力压裂技术、水力割缝技术和普通钻孔抽采技术相比,明显增加煤层的透气性,提高瓦斯抽采浓度和抽采效果;初次抽采瓦斯体积分数为28%~62%,较其他3种方案依次提高了8%~13%、12%~20%和18%~36%;汇总瓦斯体积分数为36%,依次是其他3种方案的1.33、1.8、5.1倍;水力压裂-水力割缝联合增透技术能保持长时间的高效抽

2020-05-04 立即下载
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大尺寸复杂应力水力缝扩展模拟试验研究

为了研究复杂应力条件下的水力压裂裂缝扩展规律,本文借助自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统进行了大尺寸的水力压裂物理模拟,通过泵注石膏液充填水力压裂裂缝,以观测裂缝的开裂形态及扩展方位,并得到了不同压裂点的力、位移、水压与时间的关系曲线。研究表明,煤岩体中的水压力随着压裂液的持续泵注呈上升趋势,在压裂管周围的变化趋势与水压非常相似;试样在力的作用下有一定的位移,呈正相关。通过凝固的石膏可以看到水力压裂裂缝的完整形态,从而推断出裂缝的起裂、延伸路径,以期为煤层气水力压裂技术的研究提供数据参考和理论依据。

2020-05-02 立即下载
394KB
KGD、PKN和修改的P3D水力设计模型的计算与对比

水力压裂设计的模型建立和模拟计算对压裂施工有着重要的意义。对矿场最常用的2种二维水力压裂设计模型(KGD、PKN)和拟三维模型(P3D)进行了分析,对拟三维模型进行了一些修改以得到真正的三维结果。并通过使用MATLAB脚本语言编制程序求解KGD、PKN和修改的P3D模型,利用MATLAB方便的三维图形绘制工具将结果可视化展示。对比3种模型的结果得出结论:拟三维压裂模型相比二维的KGD、PKN模型能反映出更多的裂缝信息;修改的拟三维模型相比三维模型更能真实地反映压裂施工的实际情况;PKN模型和KGD模型在内在力学机理上有着显著的差别,但是在某些相似的条件下(不考虑滤失的情况)所得到的结果在趋势上

2020-05-01 立即下载
389KB
定向水力技术研究与应用

针对煤矿井下实施水力压裂措施后增透方向不确定导致应力集中的问题,提出了定向孔定向水力压裂技术。介绍了定向水力压裂的必要性及当前研究现状,分析了定向孔定向作用机理,确定了定向孔的布置位置、间距等参数。利用数值模拟软件验证了定向孔的导向控制效果。分析结果表明:在压裂孔连心线上布置定向孔。定向孔与压裂孔间距为3~4 m时,定向孔起到了辅助自由面的作用,对压裂产生的裂隙具有导向和加速扩展的作用。定向孔诱导裂隙从压裂孔周围向定向孔方向发展,进而促使压裂孔之间实现贯通,消除了应力集中,达到了整体卸压增透的效果。现场实施穿层定向水力压裂后,工作面瓦斯突出危险性指标q值、S值减小,变化幅度降低,掘进速度提高了

2020-05-01 立即下载
214KB
煤层水力增透技术研究与应用

为了解决坦家冲煤矿2264-1N-S采煤工作面回风巷瓦斯浓度频繁超限问题,提高本煤层钻孔瓦斯抽采率,降低煤与瓦斯突出危险性,提出采用水力压裂增透技术提高煤层透气性。通过对压裂孔周围煤体环向拉应力进行分析,结合环向最大拉应力理论,计算得到煤体裂纹起裂临界水压为15.7 MPa。采用研制出的水力压裂设备进行现场试验后表明:单孔瓦斯抽采流量及抽采浓度均有明显提高,且煤层瓦斯流量衰减系数较低。

2020-04-26 立即下载
226KB
水力三阶段实验研究

为了揭示水力压裂过程钻孔应变的特征,开展了水力压裂实验,得到结论:水力压裂经历了水气压缩微损伤阶段,弹性变形阶段以及破坏3个阶段。该实验同时显示了水力压裂过程中孔壁存在的2种主要变形,即拉伸变形、压缩变形,并选取了孔壁拉伸变形一侧,理论上解释了出现该现象的力学原理,对于揭示钻孔水力压裂起裂机理有重要意义。

2020-05-15 立即下载
656KB
水力过程中纵向水力缝的形态研究

水力压裂过程中纵向水力裂缝的形态研究,付大明,尚福林,水力压裂过程中的纵向水力裂缝可能为双翼形态或者单翼形态。本文从井壁最初形成的单翼缝出发,建立了单翼缝有限元模型并分析单翼

2019-12-26 立即下载
359KB
水力技术在矿井瓦斯治理中的应用

高瓦斯、低透气性是我国大多数煤层的特点,水力压裂技术在煤层卸压增透方面有着独特的优势。介绍了水力压裂技术的原理及工艺流程,分析了水力压裂的作用效果,并结合山西某矿2106工作面水力压裂技术的应用,分析水力压裂对煤层钻孔瓦斯抽采体积分数及瓦斯抽采量的影响。结果表明,水力压裂明显提高了钻孔瓦斯抽采体积分数和瓦斯抽采量,增透效果显著。

2020-05-03 立即下载
260KB
高突煤层水力视电阻率响应特征分析

水力压裂常应用于高突煤层的卸压增透,但缺乏较好的效果考察手段。介绍了水力压裂过程视电阻率响应原理,建立了水力压裂视电阻率响应现场测试系统,并在新田矿1404底抽巷试验研究了高突煤层水力压裂过程煤体的视电阻率响应。结果表明,压裂孔两侧煤层45 m范围内视电阻率在压裂前后发生明显的变化,且压裂孔对称区域视电阻率的变化存在差异。通过煤层水力压裂视电阻率响应系统可有效地判断水力压裂过程中煤体裂隙场的变动,预测水力压裂范围,为确定水力压裂孔距提供了依据。

2020-05-17 立即下载
533KB
低透气性煤层水力增透技术应用

针对低透气性煤层瓦斯抽采效率低、钻孔施工量大等问题,提出了水力压裂增透技术,研究了水力压裂增透机理,分析了水力压裂提高煤层透气性的过程,确定了设备仪器与压裂工艺参数,完成了高压钻孔密封与现场水力压裂,并对瓦斯抽采效果和煤层透气性系数变化进行了考察。结果显示:实施水力压裂后,瓦斯抽采量提高了7.2倍,水力压裂影响区域内煤层透气性系数提高了79~272倍,达到了增大煤层透气性,提高瓦斯抽采效率的目的。

2020-05-01 立即下载
1.37MB
深部煤层单段/多段水力增透效果对比

为对比深部煤层钻孔内单段和多段水力压裂增透效果,基于谢桥煤矿待揭8煤层赋存条件,分别建立了单段和多段水力压裂增透模型,运用RFPA2D-Flow软件,模拟分析了水力压裂影响区内煤层水压场、应力场、裂隙场和渗透场特征和规律,并进行了效果验证。结果表明:单段压裂起裂时的煤体孔隙水压为7 MPa,多段压裂起裂时的煤体孔隙水压为16 MPa;煤层起裂后,单段压裂时钻孔中部煤体产生了明显的应力集中,而多段压裂时煤体应力分布虽有起伏但无明显应力集中;单段压裂时裂隙主要在钻孔中部位置向顶底板萌发延伸,有效压裂面积较小,多段压裂时各压裂段均可产生类似的裂隙场,有效压裂面积大;单段压裂时煤体渗透系数最大可达初值

2020-04-21 立即下载
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水力消突技术的研究与应用

为防止煤巷掘进过程中突出事故的发生,文章对水力压裂消突技术进行了研究,提出了在平煤十三矿己15-17-11111回风下山掘进工作面实施水力压裂,分析了水力压裂前后瓦斯相关参数、煤岩体相关参数、掘进速度等参数的变化,结果表明,水力压裂消突技术在低透气性突出煤层能起到明显的增透、消突、降尘作用,提高了掘进速度,最终实现了煤与瓦斯安全高效共采。

2020-05-27 立即下载
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