潘三矿13-1煤层水力压裂卸压增透技术研究与应用

发布时间：2017-06-06 17:08

  本文关键词：潘三矿13-1煤层水力压裂卸压增透技术研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着潘三矿13-1煤层开采深度的不断增加,煤层透气性急剧性降低,从而使瓦斯的抽采受到严重的影响,因此,针对该煤层抽采效率低的问题,本文采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法,对潘三矿13-1煤层水力压裂卸压增透技术进行了研究。 首先,结合断裂力学基本知识,从裂缝的起裂和延伸两个方面切入,分析了钻孔的起裂位置,研究裂缝的延伸规律,从而探讨水力压裂的卸压增透作用。得出水力压裂起裂压力计算公式为过分析试验区实际情况计算得出起裂压力JIc为23.9MPa。 ‘其次,运用模拟软件RFPA2D-Flow进行模拟,建立了计算模型,模拟了13-1煤层的水力压裂过程,计算得出该试验区起裂压力为23.5Mpa；；通过分析主应力的变化,得出水力压裂的增透影响半径为12m-14m；从应力图中也能得出水力压裂过程可以划分为三个阶段,即应力累积阶段、裂缝稳定延伸阶段及裂缝失稳扩展阶段。 最后,现场试验中,通过对13-1煤层的压裂试验,对压裂工艺流程和压裂前后的效果考察方案进行了详细设计。经过压裂,13-1煤层有效抽采半径为12m左右,透气性系数为0.173m2/(MPa2·d),是原始透气性系数的86.5倍。水力压裂后对瓦斯抽采浓度和抽采量的提高十分明显,平均抽采浓度为78.3%,纯量平均0.91m3/min,单孔抽采纯量平均0.0396m3/min,压裂后平均抽采浓度为压裂前的1.7倍,单孔平均抽采纯量为压裂前的3.5倍。 通过在13-1煤层1791(3)切眼底板巷进行水力压裂工程试验,结果表明通过水力压裂技术能提高13-1煤层的透气性系数、促进内部瓦斯气体的流动、提高抽采率、降低煤层突出危险性。
【关键词】：水力压裂 卸压增透 低透气性煤层 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】：2015
【分类号】：TD712
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• Contents10-12
• 1 引言12-20
• 1.1 研究的背景及意义12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 低透性煤层增透方法12-14
• 1.2.2 水力压裂研究现状14-17
• 1.3 存在的主要问题17
• 1.4 主要研究内容和技术路线17-20
• 1.4.1 研究内容17-18
• 1.4.2 技术路线18-20
• 2 水力压裂增透理论研究20-32
• 2.1 断裂力学基本理论20-22
• 2.1.1 线弹性断裂力学20-21
• 2.1.2 弹塑性断裂力学21-22
• 2.2 水力压裂裂缝产生及起裂压力的确定22-26
• 2.3 水力压裂裂缝起裂位置及延伸规律26-29
• 2.3.1 裂缝起裂位置分析26-27
• 2.3.2 裂缝延伸规律分析27-29
• 2.4 水力压裂增透的作用机理29
• 2.5 本章小结29-32
• 3 水力压裂数值模拟32-40
• 3.1 数值模拟软件RFPA介绍32-35
• 3.1.1 RFPA~(2D)-Flow简介32-33
• 3.1.2 理论基础33-35
• 3.2 模型建立35-37
• 3.3 数值模拟结果37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 4 水力压裂现场试验40-66
• 4.1 矿井概况40-41
• 4.1.1 矿井简介40
• 4.1.2 煤层特征40-41
• 4.2 试验区域概况41-42
• 4.3 水力压裂设备及工艺流程42-45
• 4.3.1 水力压裂设备选型42-43
• 4.3.2 水力压裂封孔工艺43-44
• 4.3.3 水力压裂工艺流程44-45
• 4.4 潘三矿13-1煤层现场试验45-51
• 4.4.1 水力压裂孔的布置45-47
• 4.4.2 水力压裂的实施过程47-50
• 4.4.3 水力压裂过程中的安全技术措施50-51
• 4.5 水力压裂试验效果分析51-64
• 4.5.1 13-1煤层原始基础参数测定51-53
• 4.5.2 水力压裂有效抽采半径考察53-56
• 4.5.3 煤层透气性系数的考察56-58
• 4.5.4 瓦斯抽采量考察58-64
• 4.6 本章小结64-66
• 5 结论与展望66-68
• 5.1 结论66
• 5.2 展望66-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-74
• 作者简介及读研期间主要科研成果74

【参考文献】

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本文编号：426981