淮北地区构造煤三维渗流裂隙系统表征及渗透率预测

发布时间：2018-08-30 13:27

【摘要】：为研究不同类型构造煤三维渗流裂隙系统和渗透率,本文以淮北为研究区,采集构造煤样品,对样品进行宏观和显微镜观测,筛选出不同类型构造煤,同步开展样品CT扫描、渗透性测试,应用matlab软件平台自主编程,在研究提取不同构造煤三维渗流裂隙系统的定量指标,在探讨构造煤三维渗流裂隙系统的特征及对渗透性控制的基础之上,再建立构造煤渗透率预测模型,并对强变形煤—碎粉煤,进行冷冻法获取其实验渗透性所需的规则样品,研究了冰冻法对碎粉煤孔隙及渗透性的影响。主要得出以下认识:经过冰冻法实验,成功钻取碎粉煤实验渗透性测试的规则样品,冰冻造成碎粉煤孔隙的损伤,改善样品的渗透性;在CT扫描的基础上,基于matlab软件平台,自主编程,形成了一套提取构造煤三维渗流裂隙系统的软件,实现了对裂隙系统参数的定量提取;揭示出不同类型构造煤三维渗流裂隙系统的差异性,不同类型构造煤三维渗流裂隙系统的体积和规模在碎裂煤处达到最值,随着变形强度的增加逐渐降低,面积与裂隙系统规模呈现相同的变化趋势,平均宽度、分形维数及粗糙度系数呈现规律性变化;获取了不同类型构造煤的实验渗透率及变化特征,总体而言,随着变形程度的增加,渗透率总体呈现出下降的趋势;探讨了构造煤三维渗流裂隙系统对渗透性的控制作用,三维渗流裂隙系统对构造煤渗透率的影响总体上是在裂隙发育规模的基础之上,裂隙宽度、粗糙度的不同,导致不同变形程度构造煤渗透率波动变化,主裂隙在规模、面积上都占据了优势,表明主裂隙连通体对样品裂隙贡献大,进而影响样品渗透率的大小;建立了基于不同类型构造煤三维渗流裂隙系统的渗透率预测模型,以三维渗流裂隙体的规模为基础,拟合出平均宽度、裂隙粗糙度系数、单条主裂隙宽度、单条主裂隙宽度差异效应与构造煤渗透率的三维曲面模型。
[Abstract]:In order to study the three dimensional seepage fracture system and permeability of different types of structural coal, this paper takes Huaibei as the study area, collects the samples of tectonic coal, carries out macroscopic and microscopic observation on the samples, selects different types of structural coal, and carries out the sample CT scanning simultaneously. In the permeability test, the matlab software platform is used to program independently, on the basis of studying and extracting quantitative indexes of three-dimensional seepage fracture system of different structural coal, discussing the characteristics of three-dimensional seepage fracture system of structural coal and controlling the permeability. Then a model for predicting the permeability of structural coal is established, and the freezing method is used to obtain the regular samples needed for the experimental permeability of highly deformed coal and pulverized coal. The influence of freezing method on the porosity and permeability of pulverized coal is studied. The main conclusions are as follows: through freezing experiments, the regular samples of experimental permeability testing of pulverized coal are successfully drilled, freezing causes damage to the pores of pulverized coal, and improves the permeability of the samples.; on the basis of CT scanning, it is based on the matlab software platform. A set of software for extracting 3D seepage fissure system of structural coal has been developed by self-programming, and the quantitative extraction of fracture system parameters has been realized, and the difference of three-dimensional seepage fracture system of different types of structural coal has been revealed. The volume and scale of three dimensional seepage fracture system of different types of structural coal reach the maximum value in the fractured coal, and with the increase of deformation intensity, the area and the scale of fracture system show the same change trend and average width. Fractal dimension and roughness coefficient show regular changes, experimental permeability and variation characteristics of different types of structural coal are obtained. Overall, the permeability decreases with the increase of deformation degree. The control effect of 3D seepage fracture system on permeability of structural coal is discussed. The influence of 3D seepage fracture system on permeability of structural coal is based on the scale of fracture development, and the width and roughness of fracture are different. Because of the fluctuation of permeability of tectonic coal with different deformation degree, the main fracture occupies an advantage in scale and area, which indicates that the common body of main fissure contributes a lot to the fracture of the sample, and then affects the permeability of the sample. The permeability prediction model of three-dimensional seepage fracture system based on different types of structural coal is established. Based on the scale of three-dimensional seepage fissure body, the average width, the roughness coefficient of fracture and the width of single main fracture are fitted. Three-dimensional curved surface model of single main fracture width difference effect and structural coal permeability.
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD31

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本文编号：2213214