煤岩定向射孔对水力压裂裂纹扩展影响的研究

发布时间：2023-05-20 11:37

　　瓦斯抽采是制约煤矿高效生产的关键。为提高低渗透、难抽采煤层瓦斯抽采效率,针对煤岩定向射孔对压裂裂纹扩展的影响,采用扩展有限元方法对水力致裂煤层流固耦合模型进行求解,研究并揭示了应力差、射孔方位角及射孔深度对裂纹扩展规律、起裂压力及裂纹宽度的影响。研究结果表明:射孔转压裂时,裂纹先在射孔的孔底处起裂,并最终转向了与最大水平主应力一致的方向上继续扩展;平面应力差增大时,更容易形成长而宽的裂纹,平面应力差由2 MPa增加到7 MPa的过程中,起裂压力增加了94.4%,但最终形成的裂缝宽度增加了375%;射孔方位角越大,所形成的裂纹越短,射孔方位角从0°增加到60°的过程中,裂纹的起裂压力增加了187%,而最终形成的裂纹宽度降低了84%;较深的射孔能形成较长和较宽的裂纹,当射孔深度与钻孔半径的比值从1.0增加到3.5的过程中,裂纹的起裂压力降低了51.4%,而裂纹的宽度增加了145%。因此建议在实际的施工中,要尽可能准确地取得煤层地应力分布情况,选择与最大主应力一致的方向上射孔,并选择合适的射孔参数,以达到较为理想的射孔深度。

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【文章目录】：
0 引言
1 裂纹扩展有限元模型
    1.1 应力平衡方程
    1.2 应力平衡方程的扩展有限元近似
2 模型建立及参数选择
3 模拟结果及分析
    3.1 平面应力差对裂纹扩展的影响
    3.2 射孔方位角对裂纹扩展的影响
    3.3 射孔深度对裂纹扩展的影响
    3.4 模拟结果验证
4 结论



本文编号：3821038