低透煤层水力致裂增透与驱赶瓦斯效应研究
发布时间：2022-01-15 05:41
煤层水力致裂增透是低透气性煤层瓦斯抽采、突出煤层消突的有效技术途径，特别是对于单一低透煤层。本文以含瓦斯煤层水力致裂驱赶为研究对象，基于大量的实验和现场试验，并结合理论分析等研究方法对低透煤层水力致裂增透与驱赶瓦斯效应进行了较为系统的研究，具有重要理论意义和广泛工程应用前景。通过扫描电镜、压汞实验和亲水性实验等研究了煤层孔隙裂隙结构特征。煤层的内部结构由节理－割理与层理－微裂隙－孔隙四级空间结构体系组成。煤层质软、瓦斯的吸附解吸效应、天然裂缝发育等因素导致煤体水力致裂变得复杂。薛湖煤矿二2煤层裂隙比较发育，绝大多数裂隙宽度在110μm之间，孔隙率平均为4.73%，接触角平均51.15°，润湿性好；孔隙体积主要由微孔构成，小孔次之；表面积构成主要由微孔贡献构成。孔隙率大，骨架分维数会降低，逾渗分维数增加。煤的润湿性影响毛细管压力大小，进而影响含瓦斯煤层水力致裂增透抽采过程中水和瓦斯两相不混溶流体在孔隙裂隙系统中流动的界面压力差。采用真三轴水力致裂实验系统研究了煤体水力致裂的裂缝扩展规律。水压裂缝的形态整体呈椭圆形态扩展，水压裂缝的扩展方向平行于最大主应力方向。最大主...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：182 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
井下煤层的层理与割理Fig.2-1Beddingandcleatofcoalseam
（a） （b）图 2-2 煤体的割理形态Fig. 2-2 Cleat morphology in coal2.2 微裂隙发育特征的扫描电镜观测（Micro crack observation bstereoscan）实验设备为 FEI 公司生产的型号为 QuantaTM250 环境扫描电子显微镜，如图 2-3 。该设备可在高真空、低真空、超低真空环境下对导体、半导体、绝缘体进行无喷电层直接分析表征，也可在数千帕条件下进行含水、有气样品的原始形貌观测表征体和样品之间相互作用的原位观测研究。其主要技术指标为高真空模式分辨率3.0nm @30kV(SE)；≤4.0nm@30kV(BSE)；≤8nm@3kV(SE)。低真空模式分辨率：≤3.0n30kV(SE)；≤4.0nm@30kV(BSE)；≤10.0nm@3kV(SE)。环境真空模式分辨率：≤3.5n
（a） （b）图 2-2 煤体的割理形态Fig. 2-2 Cleat morphology in coal2.2 微裂隙发育特征的扫描电镜观测（Micro crack observation stereoscan）实验设备为 FEI 公司生产的型号为 QuantaTM250 环境扫描电子显微镜，如图 2-3 。该设备可在高真空、低真空、超低真空环境下对导体、半导体、绝缘体进行无喷电层直接分析表征，也可在数千帕条件下进行含水、有气样品的原始形貌观测表征体和样品之间相互作用的原位观测研究。其主要技术指标为高真空模式分辨率3.0nm @30kV(SE)；≤4.0nm@30kV(BSE)；≤8nm@3kV(SE)。低真空模式分辨率：≤3.0n30kV(SE)；≤4.0nm@30kV(BSE)；≤10.0nm@3kV(SE)。环境真空模式分辨率：≤3.5n端割理
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤体固液耦合的结构及渗透性演变规律[J]. 程庆迎,黄炳香,李增华,付军辉,王龙飞. 采矿与安全工程学报. 2012(03)
[2]煤岩体水力致裂理论及其工艺技术框架[J]. 黄炳香,程庆迎,刘长友,魏民涛,付军辉. 采矿与安全工程学报. 2011(02)
[3]基于NMR和X-CT的煤的孔裂隙精细定量表征[J]. 姚艳斌,刘大锰,蔡益栋,李俊乾. 中国科学:地球科学. 2010(11)
[4]基于显微CT试验的岩石孔隙结构算法研究[J]. 李建胜,王东,康天合. 岩土工程学报. 2010(11)
[5]不同卸围压速率下深埋大理岩卸荷力学特性试验研究[J]. 邱士利,冯夏庭,张传庆,周辉,孙峰. 岩石力学与工程学报. 2010(09)
[6]温度对褐煤渗透特性影响的试验研究[J]. 胡耀青,赵阳升,杨栋,康志勤. 岩石力学与工程学报. 2010(08)
[7]煤样力学特性与内部裂隙演化关系CT实验研究[J]. 毛灵涛,安里千,王志刚,石鹏,商雅楠. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2010(03)
[8]煤岩结构多尺度各向异性特征的SEM图像分析[J]. 宫伟力,李晨. 岩石力学与工程学报. 2010(S1)
[9]近距离上保护层开采工作面瓦斯涌出及瓦斯抽采参数优化[J]. 王海锋,程远平,吴冬梅,刘洪永. 煤炭学报. 2010(04)
[10]煤层气储层微观结构特征及研究方法进展[J]. 李相臣,康毅力. 中国煤层气. 2010(02)
博士论文
[1]煤岩体水力致裂弱化的理论与应用研究[D]. 黄炳香.中国矿业大学 2009
[2]P波方位AVO理论及煤层裂隙探测技术[D]. 陈同俊.中国矿业大学 2009
[3]煤层气吸附解吸机理研究[D]. 马东民.西安科技大学 2008
[4]水力压裂多裂缝基础理论研究[D]. 罗天雨.西南石油大学 2006
本文编号：3590014
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：182 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
井下煤层的层理与割理Fig.2-1Beddingandcleatofcoalseam
（a） （b）图 2-2 煤体的割理形态Fig. 2-2 Cleat morphology in coal2.2 微裂隙发育特征的扫描电镜观测（Micro crack observation bstereoscan）实验设备为 FEI 公司生产的型号为 QuantaTM250 环境扫描电子显微镜，如图 2-3 。该设备可在高真空、低真空、超低真空环境下对导体、半导体、绝缘体进行无喷电层直接分析表征，也可在数千帕条件下进行含水、有气样品的原始形貌观测表征体和样品之间相互作用的原位观测研究。其主要技术指标为高真空模式分辨率3.0nm @30kV(SE)；≤4.0nm@30kV(BSE)；≤8nm@3kV(SE)。低真空模式分辨率：≤3.0n30kV(SE)；≤4.0nm@30kV(BSE)；≤10.0nm@3kV(SE)。环境真空模式分辨率：≤3.5n
（a） （b）图 2-2 煤体的割理形态Fig. 2-2 Cleat morphology in coal2.2 微裂隙发育特征的扫描电镜观测（Micro crack observation stereoscan）实验设备为 FEI 公司生产的型号为 QuantaTM250 环境扫描电子显微镜，如图 2-3 。该设备可在高真空、低真空、超低真空环境下对导体、半导体、绝缘体进行无喷电层直接分析表征，也可在数千帕条件下进行含水、有气样品的原始形貌观测表征体和样品之间相互作用的原位观测研究。其主要技术指标为高真空模式分辨率3.0nm @30kV(SE)；≤4.0nm@30kV(BSE)；≤8nm@3kV(SE)。低真空模式分辨率：≤3.0n30kV(SE)；≤4.0nm@30kV(BSE)；≤10.0nm@3kV(SE)。环境真空模式分辨率：≤3.5n端割理
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤体固液耦合的结构及渗透性演变规律[J]. 程庆迎,黄炳香,李增华,付军辉,王龙飞. 采矿与安全工程学报. 2012(03)
[2]煤岩体水力致裂理论及其工艺技术框架[J]. 黄炳香,程庆迎,刘长友,魏民涛,付军辉. 采矿与安全工程学报. 2011(02)
[3]基于NMR和X-CT的煤的孔裂隙精细定量表征[J]. 姚艳斌,刘大锰,蔡益栋,李俊乾. 中国科学:地球科学. 2010(11)
[4]基于显微CT试验的岩石孔隙结构算法研究[J]. 李建胜,王东,康天合. 岩土工程学报. 2010(11)
[5]不同卸围压速率下深埋大理岩卸荷力学特性试验研究[J]. 邱士利,冯夏庭,张传庆,周辉,孙峰. 岩石力学与工程学报. 2010(09)
[6]温度对褐煤渗透特性影响的试验研究[J]. 胡耀青,赵阳升,杨栋,康志勤. 岩石力学与工程学报. 2010(08)
[7]煤样力学特性与内部裂隙演化关系CT实验研究[J]. 毛灵涛,安里千,王志刚,石鹏,商雅楠. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2010(03)
[8]煤岩结构多尺度各向异性特征的SEM图像分析[J]. 宫伟力,李晨. 岩石力学与工程学报. 2010(S1)
[9]近距离上保护层开采工作面瓦斯涌出及瓦斯抽采参数优化[J]. 王海锋,程远平,吴冬梅,刘洪永. 煤炭学报. 2010(04)
[10]煤层气储层微观结构特征及研究方法进展[J]. 李相臣,康毅力. 中国煤层气. 2010(02)
博士论文
[1]煤岩体水力致裂弱化的理论与应用研究[D]. 黄炳香.中国矿业大学 2009
[2]P波方位AVO理论及煤层裂隙探测技术[D]. 陈同俊.中国矿业大学 2009
[3]煤层气吸附解吸机理研究[D]. 马东民.西安科技大学 2008
[4]水力压裂多裂缝基础理论研究[D]. 罗天雨.西南石油大学 2006
本文编号：3590014
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