多分层煤层井下水力压裂裂缝起裂规律研究

发布时间：2017-11-23 01:02

  本文关键词：多分层煤层井下水力压裂裂缝起裂规律研究

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【摘要】：目前，煤矿井下水力压裂增透抽采瓦斯技术已在重庆松藻矿区进行大量试验，结果表明该技术能够大幅度提高煤层透气性，增加煤层气产量。但由于煤层分层多，埋深和倾角变化范围大，压裂过程中煤层裂缝起裂及延伸规律不明确，，导致压裂参数选择和抽采钻孔布置存在盲目性，因此亟需开展多分层煤层井下水力压裂裂缝起裂及延伸规律研究。 本文结合岩石弹性力学和断裂力学理论，在分析注水前后多分层煤层沿钻孔径向和轴向应力分布的基础上，采用最大拉应力理论的断裂失效准则，对多分层煤层水力压裂裂缝沿不同位置和方向起裂的起裂压力进行理论研究。结合实验室多分层煤层水力压裂相似模拟试验，研究埋深和倾角对多分层煤层水力压裂起裂压力、裂缝起裂位置和延伸方向的影响规律；采用声发射试验研究多分层煤层水力压裂过程声发射能量反映煤层断裂破坏过程的机理及声发射能量随埋深和倾角的变化规律。主要研究成果如下： ①建立了地应力、倾角、抗拉强度、交界面黏结力及钻孔倾斜角等多因素影响下的多分层煤层水力压裂起裂压力计算模型： ②揭示了埋深和倾角对多分层煤层水力压裂起裂压力、起裂位置和延伸方向的影响规律：起裂压力随埋深增大呈线性增大趋势，随倾角增大呈小幅减小趋势；裂缝起裂位置均位于煤层软分层中，近水平煤层中裂缝均沿起裂方向延伸，形成网状裂缝，无明显主裂缝存在；倾斜煤层中裂缝沿起裂方向延伸，易形成明显主裂缝，随倾角增大，主裂缝周围网状裂缝逐渐减少。与理论研究结论一致。 ③采用声发射试验揭示了多分层煤层水力压裂过程声发射能量反映煤层断裂破坏过程的机理及声发射能量随埋深和倾角的变化规律：声发射信号变化具有明显的阶段特征，声发射能量的突增集中出现在注水压力峰值前后，声发射能量的强弱与煤体骨架所受应力的累计和释放相对应，反映了多分层煤层的断裂破坏过程；声发射能量随倾角增大呈增大趋势，随埋深增大呈减少趋势。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.6

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本文编号：1216641