电脉冲水压致裂煤岩超声波检测评价方法
发布时间：2021-01-08 18:56
为了定量评价电脉冲水力压裂煤岩体致裂效果,确定该技术适用于工程实践中的电压及水压的加载量,设计了电脉冲水压致裂超声波检测试验方案,并通过数值计算从损伤变量、裂缝扩展宽度两个评价指标定量表征该技术在不同加载条件下对煤岩体的致裂效果,及相较于单纯静水压力压裂的优越性。实验结果表明:（1）由于加载液电压力存在的波动性,其损伤程度在钻孔周围破坏最严重,随着波动压力的减弱,煤岩体损伤程度逐渐降低;（2）损伤变量及裂缝宽度与加载电压之间呈正相关关系,均随着电压的增加而增加;（3）通过损伤变量、裂缝宽度这两个指标定量分析了电脉冲水压致裂煤体效果,可为煤层气开采提供参考。
【文章来源】：油气藏评价与开发. 2020,10(04)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
煤样及超声波扫描区域划分
试验装置采用课题组自主研发的电脉冲水力压裂检测系统（图2）。选取合格煤样，进行4组加载测试试验。首先，对4组煤样进行加载前超声波波速测试；测试完毕后将煤样装入刚性三轴压力室，对每组煤样均施加与所处地层相同的地应力，即水平围压8.66 MPa，竖直轴压7.28 MPa。1号煤样装填完毕后，向管道及煤样内加载3 MPa静水压力，并保持10 min，加载完毕吊出煤样。按照上述步骤分别对2号、3号、4号煤样实施3 MPa静水压力作用下9、11、13 k V的脉冲放电，放电完毕后取出煤样。然后利用超声波检测仪对4种加载条件下的煤岩体试块波速进行检测，具体试验方案见表3。最后通过TST6250动态存储数据检测仪监测试验前后超声波速度的变化来计算煤岩体的损伤变量和裂缝宽度，评价煤岩体的损伤、破坏情况，最终获得煤岩体在水中电脉冲作用下的裂纹断裂、扩展的演化规律。2.3 试验结果分析
试验前后，不同加载电压条件下煤体的波速如图3所示。由于4组煤样选自同一矿区原煤，试验前在检测区域内超声波波速相差不大。试验后，相同检测点在不同加载电压条件下，随着加载电压的增加，波速不断减小。同等电压下，相同检测点在试验前后波速变化明显。由于加载的电脉冲水激波传播具有波动性，试验后不同加载条件下均出现越靠近钻孔中心检测点3的波速数值越小（在检测点3出现波谷），越靠近试块边缘波速数值越大的特点（在检测点1、5出现波峰）。将检测区域XY4系列的试验前后波速数值代入公式2、3中，分别计算得出电脉冲水压致裂后煤体不同加载电压条件下损伤变量及裂缝宽度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤层气快速解吸方法研究[J]. 张波,胡维强,徐爽,费景亮,王威,王月胜,马立涛. 非常规油气. 2018(06)
[2]四川盆地涪陵地区页岩酸压裂缝渗透率实验[J]. 房好青,郭天魁,王洋,翟乃城,曲占庆. 石油与天然气地质. 2018(06)
[3]电脉冲水力压裂煤体机理及裂缝效果评价[J]. 鲍先凯,段东明,曹嘉星,武晋文. 水利水电技术. 2018(08)
[4]页岩渗流模型及孔压与温度影响机理研究[J]. 赵瑜,王超林,曹汉,陈宇超,沈维克. 煤炭学报. 2018(06)
[5]NaCl溶液对电脉冲致裂煤体孔隙结构影响的实验研究[J]. 林柏泉,王一涵,闫发志,张祥良,杨威,朱传杰. 煤炭学报. 2018(05)
[6]碎软低渗高突煤层井下长钻孔整体水力压裂增透工程实践[J]. 孙四清,张群,闫志铭,张俭,王永伟,郑凯歌. 煤炭学报. 2017(09)
[7]高压电脉冲水力压裂法煤层气增透的试验与数值模拟[J]. 鲍先凯,杨东伟,段东明,武晋文. 岩石力学与工程学报. 2017(10)
[8]千米深井高瓦斯煤层W-S-W水力压裂强化增透试验研究[J]. 马海峰,程志恒,张科学,曹家明. 煤炭学报. 2017(07)
[9]页岩渗透率测试方法研究与应用[J]. 曹成,李天太,王晖,许小强,高潮. 天然气地球科学. 2016(03)
[10]深部低透气性煤层上向穿层水力压裂强化增透技术[J]. 蔡峰,刘泽功. 煤炭学报. 2016(01)
硕士论文
[1]重复电脉冲波煤岩致裂增渗效果岩石学分析[D]. 周晓亭.中国矿业大学 2016
[2]钻孔注水高压电脉冲致裂瓦斯抽放技术基础研究[D]. 李培培.太原理工大学 2010
本文编号：2965121
【文章来源】：油气藏评价与开发. 2020,10(04)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
煤样及超声波扫描区域划分
试验装置采用课题组自主研发的电脉冲水力压裂检测系统（图2）。选取合格煤样，进行4组加载测试试验。首先，对4组煤样进行加载前超声波波速测试；测试完毕后将煤样装入刚性三轴压力室，对每组煤样均施加与所处地层相同的地应力，即水平围压8.66 MPa，竖直轴压7.28 MPa。1号煤样装填完毕后，向管道及煤样内加载3 MPa静水压力，并保持10 min，加载完毕吊出煤样。按照上述步骤分别对2号、3号、4号煤样实施3 MPa静水压力作用下9、11、13 k V的脉冲放电，放电完毕后取出煤样。然后利用超声波检测仪对4种加载条件下的煤岩体试块波速进行检测，具体试验方案见表3。最后通过TST6250动态存储数据检测仪监测试验前后超声波速度的变化来计算煤岩体的损伤变量和裂缝宽度，评价煤岩体的损伤、破坏情况，最终获得煤岩体在水中电脉冲作用下的裂纹断裂、扩展的演化规律。2.3 试验结果分析
试验前后，不同加载电压条件下煤体的波速如图3所示。由于4组煤样选自同一矿区原煤，试验前在检测区域内超声波波速相差不大。试验后，相同检测点在不同加载电压条件下，随着加载电压的增加，波速不断减小。同等电压下，相同检测点在试验前后波速变化明显。由于加载的电脉冲水激波传播具有波动性，试验后不同加载条件下均出现越靠近钻孔中心检测点3的波速数值越小（在检测点3出现波谷），越靠近试块边缘波速数值越大的特点（在检测点1、5出现波峰）。将检测区域XY4系列的试验前后波速数值代入公式2、3中，分别计算得出电脉冲水压致裂后煤体不同加载电压条件下损伤变量及裂缝宽度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤层气快速解吸方法研究[J]. 张波,胡维强,徐爽,费景亮,王威,王月胜,马立涛. 非常规油气. 2018(06)
[2]四川盆地涪陵地区页岩酸压裂缝渗透率实验[J]. 房好青,郭天魁,王洋,翟乃城,曲占庆. 石油与天然气地质. 2018(06)
[3]电脉冲水力压裂煤体机理及裂缝效果评价[J]. 鲍先凯,段东明,曹嘉星,武晋文. 水利水电技术. 2018(08)
[4]页岩渗流模型及孔压与温度影响机理研究[J]. 赵瑜,王超林,曹汉,陈宇超,沈维克. 煤炭学报. 2018(06)
[5]NaCl溶液对电脉冲致裂煤体孔隙结构影响的实验研究[J]. 林柏泉,王一涵,闫发志,张祥良,杨威,朱传杰. 煤炭学报. 2018(05)
[6]碎软低渗高突煤层井下长钻孔整体水力压裂增透工程实践[J]. 孙四清,张群,闫志铭,张俭,王永伟,郑凯歌. 煤炭学报. 2017(09)
[7]高压电脉冲水力压裂法煤层气增透的试验与数值模拟[J]. 鲍先凯,杨东伟,段东明,武晋文. 岩石力学与工程学报. 2017(10)
[8]千米深井高瓦斯煤层W-S-W水力压裂强化增透试验研究[J]. 马海峰,程志恒,张科学,曹家明. 煤炭学报. 2017(07)
[9]页岩渗透率测试方法研究与应用[J]. 曹成,李天太,王晖,许小强,高潮. 天然气地球科学. 2016(03)
[10]深部低透气性煤层上向穿层水力压裂强化增透技术[J]. 蔡峰,刘泽功. 煤炭学报. 2016(01)
硕士论文
[1]重复电脉冲波煤岩致裂增渗效果岩石学分析[D]. 周晓亭.中国矿业大学 2016
[2]钻孔注水高压电脉冲致裂瓦斯抽放技术基础研究[D]. 李培培.太原理工大学 2010
本文编号：2965121
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