水力压裂条件下煤层流固耦合模型的建立及数值模拟研究

发布时间：2021-07-03 06:50

　　为了客观评价煤层水力压裂效果,优化抽采钻孔布置方式,基于统计损伤力学原理修正了水力压裂后煤体有效应力值,建立了能够描述煤层在水力压裂过程中的流固耦合模型。以寺河矿3309工作面煤层的相关物性参数为基础,对建立的二维流固耦合模型进行相关数值模拟。研究结果表明:在同等条件下,随着水力压裂时间的延长,水力压裂影响范围逐渐扩大,煤层渗透率亦呈现同等变化;随着压裂时间的增加,煤层孔隙率逐渐增大,最后会接近一个定值,在此条件下,增大注水压力对煤层增透效果影响不大;与原始煤层相比,水力压裂后的煤层瓦斯抽采有效半径大幅度增大,增透效果较好。研究结果可为现场水力压裂技术应用提供理论支撑。 

【文章来源】：矿业安全与环保. 2020,47(05)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

煤层水力压裂二维几何模型

水力压裂压力为20 MPa(压裂时间t=2、4、6、8 h)时孔隙水压力沿煤层走向的分布规律如图2所示，可以看出，距离压裂孔越近，孔隙水压力下降幅度越大。随着压裂时间的延长，压裂影响范围逐渐扩大，压裂8 h时，压裂影响半径达到了50 m以上。不同压裂时间水力压裂煤层渗透率沿着压裂孔周围的变化规律如图3所示，可以看出，渗透率的变化与孔隙水压力变化规律一致。

不同压裂时间水力压裂煤层渗透率沿着压裂孔周围的变化规律如图3所示，可以看出，渗透率的变化与孔隙水压力变化规律一致。图4为不同压裂时间煤层孔隙水压力分布云图，可以看出，随着压裂时间的增加，煤层的孔隙压力逐渐上升。结合图2可知，在水力压裂初期，煤层中的孔隙水压力上升较快，随着压裂时间的增加，煤层中孔隙水压力上升幅度逐渐变小。

【参考文献】：
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本文编号：3262098