三轴加载煤样声波速度与孔隙率关系试验研究

发布时间：2021-08-10 14:00

　　煤的孔隙率是表征储层瓦斯富集程度的重要指标,对于评价矿区煤层气资源至关重要,为提高煤层气的开采和利用,且为更好地研究煤储层的孔隙率,以焦作古汉山矿原煤作标准煤样,将煤样加工为平行于面割理、垂直于面割理和垂直于层理3个方向的煤样,采用自制的煤储层压裂模拟及物性特征试验装置系统,在常温条件下,对每组煤样同步进行超声波特征和应力-应变测试试验,将所测得的声波速度、孔隙率和轴压关系进行两两拟合,并对其结果进行了分析探论。研究结果表明:在保持围压不变的情况下,煤样的孔隙率随轴压的增大呈线性趋势减小,并且不同方向的孔隙率压力影响系数表现出明显的各向异性;煤样声波速度随轴压的增大呈线性趋势增大,且煤岩的超声波速具有明显的层理效应,较孔隙率而言,压力对声波速度的影响更显著;随着加载过程中轴压的增大,煤样的声波速度与孔隙率满足良好的线性关系,为利用声波波速预测煤层的孔隙率提供了理论依据。 

【文章来源】：煤炭科学技术. 2020,48(05)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

煤体割理系统

对围压为1 MPa下的X、Y、Z三个方向孔隙率随轴压的变化进行的线性拟合的结果如图2a所示，R为相关系数，可以看出孔隙率随轴压的增大表现出高度拟合的线性下降趋势;围压为3、5 MPa时的X、Y、Z三个方向孔隙率随轴压的变化如图2b，可以看出在6条趋势线前半段的线性关系均出现了略微波动现象，这是由于在对煤样施加轴压之前已经施加了一定的围压，导致煤样的孔、裂隙结构发生破坏，然而随着轴压的逐渐增大，煤样各方向所受的压力逐渐均衡，孔、裂隙结构更具规律性，所以孔隙率随轴压的变化表现出更好的线性关系。式(3)可以表示孔隙率随轴压的变化规律。将3种围压条件下煤样各个方向的孔隙率随轴压的变化按式(3)进行拟合，结果见表2。3 声波速度随压力的变化规律

式(4)可以表示煤样纵波波速随轴压的变化规律。将3种围压条件下煤样各个方向的纵波波速随轴压的变化按式(4)进行拟合，结果见表3，不难发现，煤样纵波波速与轴压的线性拟合度非常高。4 声波速度与孔隙率的关系


本文编号：3334191