豫西软煤围岩水力破裂卸压增透技术研究与应用

发布时间：2017-04-01 07:04

  本文关键词：豫西软煤围岩水力破裂卸压增透技术研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文针对豫西“三软”煤层对煤层直接压裂卸压增透效果不理想的问题，提出了软煤围岩水力破裂卸压增透技术，主要通过底板割缝导向控制压裂的方法对软煤围岩进行透气性改造，大大提高了软煤层透气性与抽采效率。利用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法，对典型豫西煤矿的水力压裂起裂压力、影响半径等因素进行了深入系统的研究，得出了以下研究成果： （1）提出了软煤底板割缝导向压裂技术，分析了底板割缝导向压裂的技术原理。该技术通过对软煤底板进行导向割缝从而控制起裂位置并扩大压裂影响半径，利用底板压裂孔内横槽与压裂孔周围控制孔的共同定向作用对压裂钻孔进行定向水力压裂。 （2）对典型豫西软煤煤岩样进行了力学性能测试，得到了基本力学特性参数。所测得的结果为后续的数值模拟工作提供了计算依据。 （3）利用RFPA2D-flow软件，对比分析了传统顺层压裂与底板导向割缝压裂针对软煤层时的压裂效果，结果表明，对“三软”煤层进行水力压裂增透措施时，底板压裂的卸压增透效果更明显。 （4）在软煤底板割缝导向压裂数值模拟中，建立了符合现场底板压裂环境的数值模型，对软煤底板压裂过程进行了数值试验，揭示底板破坏、裂隙萌生发展直至贯通的整个过程。研究了钻孔周边最大主应力、钻孔水压力等参数的分布与演化，，得出了在现场条件下，底板割缝导向控制压裂技术的数值模拟压裂半径为10米。而传统顺层压裂的数值模拟压裂半径为5米。 （5）在进行底板压裂措施后，瓦斯抽采浓度和抽采纯量都有了大幅度提高，压裂孔瓦斯抽采浓度平均值44.02%以上，最大瓦斯抽采浓度提高了8.429倍，单孔日平均抽放量提高了48.87倍，卸压增透效果显著。
【关键词】：软煤围岩 水力破裂 导向割缝 卸压增透 瓦斯抽采
【学位授予单位】：华北科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712.67
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 图清单12-15
• 表清单15-16
• 变量注释表16-17
• 1 绪论17-27
• 1.1 研究的目的及意义17-18
• 1.2 国内外研究现状18-25
• 1.3 主要研究内容25-26
• 1.4 技术路线26-27
• 2 软煤围岩水力破裂卸压增透理论27-37
• 2.1 软煤底板压裂必要性分析27
• 2.2 软煤底板压裂技术原理27-29
• 2.3 软煤底板压裂破裂准则分析29-32
• 2.4 软煤底板压裂裂缝展布形态分析32-34
• 2.5 软煤底板压裂破裂理论分析34-35
• 2.6 软煤底板压裂卸压增透作用分析35-36
• 2.7 本章小结36-37
• 3 软煤底板围岩力学性质测试37-44
• 3.1 基本力学性质表述37-38
• 3.2 煤体及围岩的基本力学测试38-43
• 3.3 本章小结43-44
• 4 软煤底板割缝导向控制压裂数值模拟44-54
• 4.1 RFPA 数值模拟软件简介44
• 4.2 RFPA 软件工作程序44-45
• 4.3 顺层水力压裂数值模型45-48
• 4.4 底板割缝导向压裂数值模型48-53
• 4.5 本章小结53-54
• 5 现场试验与效果分析54-71
• 5.1 矿井概况54-56
• 5.2 压裂方案设计与实施56-62
• 5.3 压裂增透效果分析62-70
• 5.4 本章小结70-71
• 6 结论与展望71-73
• 6.1 主要结论71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-77
• 作者简历77-79
• 学位论文数据集79

【参考文献】

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本文编号：280169