煤岩电脉冲应力波致裂增渗行为与机理

发布时间：2017-08-29 19:25

  本文关键词：煤岩电脉冲应力波致裂增渗行为与机理

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【摘要】：电脉冲应力波致裂增渗是一项基于脉冲功率技术而研发的煤储层增渗新技术,有关该技术的致裂增渗行为与机理尚不清楚。为此,本文以肥煤、瘦煤和无烟煤大块煤样为研究对象,利用搭建的冲击波致裂实验平台,在金属丝和5g、10g、15g含能弹共4种脉冲加载方式下对13块大型煤样开展了重复冲击致裂实验,采集了每块煤样在不同冲击次数下的样品并进行了孔裂隙结构、渗透性等测试,分析了电脉冲应力波作用下煤的孔隙结构演变特征,研究了宏观裂隙、微裂隙的扩展演化规律,通过数值模拟探讨了影响电脉冲应力波致裂效果的关键因素,揭示了电脉冲应力波的致裂增渗机理。结果表明,电脉冲应力波能够改善煤的孔裂隙结构,增加孔隙之间的连通性,提高煤储层的渗透性,是一项行之有效的煤储层增渗技术。孔隙和裂隙的扩展演化分别有3种和4种模式,裂隙扩展演化具有阶段性特征,新生裂隙主要来源于原生裂隙的进一步扩展,微裂隙发育具有显微组分选择性。裂隙扩展方式先以延伸扩展为主而后过渡为分叉扩展。应力波峰值压力、冲击次数与致裂效果之间具有最佳范围值,地应力对致裂效果具有强烈的抑制作用,弹性模量和抗拉强度是影响致裂效果的主要煤岩力学参数。在电脉冲应力波作用范围内可形成裂隙区和震动区,裂隙区是渗透性改造的核心区。冲击波对煤体的反复冲击,能够降低毛细管对流体的束缚滞留效应,提高储层流体的流动性。
【关键词】：电脉冲应力波 致裂 增渗 煤储层 孔裂隙结构
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE377
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-7
• Extended Abstract7-21
• 1 绪论21-33
• 1.1 研究意义21-22
• 1.2 研究现状22-29
• 1.3 现存问题29-30
• 1.4 研究方案30-33
• 2 煤岩电脉冲应力波致裂物理模拟实验33-44
• 2.1 样品及其地质背景33-35
• 2.2 样品加工及基本性质35-38
• 2.3 实验原理与装置38-39
• 2.4 实验过程及分析方法39-43
• 2.5 小结43-44
• 3 电脉冲应力波作用下煤岩基质孔渗性变化44-106
• 3.1 煤储层孔渗性测试及研究方法44-47
• 3.2 应力波作用下煤岩孔隙结构调整47-85
• 3.3 应力波作用下煤岩孔隙结构分形特征85-94
• 3.4 应力波作用下的煤岩基质渗透性改变94-104
• 3.5 小结104-106
• 4 电脉冲应力波作用下煤岩裂隙演化规律106-155
• 4.1 煤岩应力波致裂效果及裂隙表征方法106-107
• 4.2 煤岩宏观裂隙增生与演化107-123
• 4.3 煤岩微裂隙增生与演化123-133
• 4.4 X-CT表征的煤岩三维裂隙演化133-153
• 4.5 小结153-155
• 5 煤岩电脉冲应力波致裂数值模拟155-169
• 5.1 数值模拟软件特点与可行性155-157
• 5.2 数值模拟方案157-160
• 5.3 煤岩电脉冲应力波致裂效果影响因素分析160-167
• 5.4 小结167-169
• 6 煤岩电脉冲应力波致裂增渗机理探讨169-179
• 6.1 电脉冲应力波传播衰减规律169-170
• 6.2 煤岩孔裂隙结构扩展演化模式170-176
• 6.3 煤岩电脉冲应力波致裂增渗机理176-177
• 6.4 小结177-179
• 7 结论179-183
• 参考文献183-195
• 作者简介195-197
• 学位论文数据集197

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本文编号：755033