高瓦斯低透气性煤层水力压裂增透技术研究

发布时间：2017-05-02 21:11

  本文关键词：高瓦斯低透气性煤层水力压裂增透技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在煤矿安全生产过程中,瓦斯一向是威胁煤矿安全生产的主要灾害之一。目前,通过瓦斯抽采,减少煤层中的瓦斯含量,是防治瓦斯灾害的重要举措。然而,煤层开采深度的不断增加,使煤层透气性急剧性降低,从而使得瓦斯的抽采受到严重的影响。因此,如何提高煤层的透气性成为实现煤矿安全高效生产的重要措施。 本论文从力学理论、计算机软件模拟、现场试验三个方面入手,针对高瓦斯低透气性煤层水力压裂增透技术进行了研究和分析。 首先,介绍了高瓦斯低透气性煤层一些增透方法和水力压裂增透技术的发展历程及研究现状；介绍断裂力学基本理论,重点介绍了裂纹及其分类、J积分原理以及脆性断裂基本理论；针对水力压裂,讨论了压裂前钻孔围岩力学特征,压裂情况分为顺层压裂孔与穿层压裂孔两种情况,分别讨论了这两种情况下水力压裂钻孔周围应力和起裂位置等问题。 其次,利用RFPA2D—Flow软件对李嘴孜煤矿A1煤层建立3个模型进行模拟研究,对A1煤层的压裂半径进行了模拟,分析不同地应力条件下的压裂路径以及压裂过程中的几个阶段,分析了水力压裂过程中应力和渗透性的变化。 最后,在李嘴孜煤矿32321底板巷进行水力压裂增透技术现场试验,通过水力压裂前后透气性系数、抽采半径以及含水率的对比,充分说明了水力压裂增透技术的可行性以及有效性,是高瓦斯低透气性煤层增大透气性提高瓦斯抽采率的重要措施。
【关键词】：高瓦斯低透气性煤层 水力压裂 卸压增透 数值模拟
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 绪论14-24
• 1.1 研究背景及意义14-17
• 1.2 高瓦斯低透气性煤层增透方法17-18
• 1.3 水力压裂技术发展过程及研究现状18-22
• 1.3.1 水力压裂技术的发展过程18-19
• 1.3.2 国内外研究现状19-22
• 1.4 本文研究内容22
• 1.5 采用技术路线22-24
• 2 水力压裂机理分析24-40
• 2.1 断裂力学基本理论24-30
• 2.1.1 裂纹及其分类24-25
• 2.1.2 J积分原理25-28
• 2.1.3 脆性断裂基本理论28-30
• 2.2 煤层钻孔周围的围岩特征30-32
• 2.3 顺层钻孔起裂机理分析32-34
• 2.3.1 注水后钻孔周边应力分析32-33
• 2.3.2 理论条件下钻孔起裂分析33-34
• 2.4 穿层钻孔起裂机理分析34-39
• 2.4.1 穿层钻孔围岩的任意点处应力分析34-36
• 2.4.2 穿层钻孔起裂注水压力和起裂位置的确定36-39
• 2.5 本章小结39-40
• 3 水力压裂模拟研究40-54
• 3.1 数值模拟软件RFPA简介40-41
• 3.2 水力压裂过程模拟及结果分析41-51
• 3.2.1 模型1的建立42-43
• 3.2.2 模拟结果分析43-44
• 3.2.3 模型2的建立44-45
• 3.2.4 水力压裂路径分析45-47
• 3.2.5 模型3的建立47-48
• 3.2.6 水力压裂过程分析48-49
• 3.2.7 水力压裂过程中应力的变化情况49-51
• 3.2.8 水力压裂对煤体渗透性影响情况51
• 3.3 本章小结51-54
• 4 工业性试验54-80
• 4.1 矿井概况54
• 4.1.1 井田地理位置54
• 4.1.2 试验煤层概况54
• 4.2 原始煤层参数测定54-60
• 4.2.1 透气性系数测定54-55
• 4.2.2 原始煤层抽采半径测定55-60
• 4.2.3 含水率测定60
• 4.3 水力压裂试验地点概况60-61
• 4.4 水力压裂增透技术现场试验61-65
• 4.4.1 水力压裂系统及设备61-62
• 4.4.2 水力压裂工艺流程62-64
• 4.4.3 水力压裂现场试验64-65
• 4.5 水力压裂后效果测定65-79
• 4.5.1 水力压裂影响半径考察65-71
• 4.5.2 水力压裂后透气性系数的考察71
• 4.5.3 水力压裂抽采效果的考察71-79
• 4.6 本章小结79-80
• 5 结论与展望80-82
• 5.1 主要结论80
• 5.2 展望80-82
• 参考文献82-88
• 致谢88-90
• 作者简介及读研期间主要科研成果90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：341709