地应力及原生裂隙对水力压裂起裂方向和起裂压力的影响

在理论计算水力压裂起裂压力和起裂方向的基础上,利用应力-渗流耦合数值模拟方法,研究了地应力和原生裂隙对水力压裂过程中裂纹起裂和扩展的影响,得出了起裂压力和扩展压力随侧压系数的变化趋势;对比分析了不含预制裂纹和含预制裂纹压裂模型的起裂压力和方向;探讨了含裂纹模型起裂转向的临界应力条件;最后,通过应力分析阐述了地应力和原生裂隙对水力压裂起裂的影响机理。     

穿层钻孔起裂注水压力与起裂位置理论

在分析煤层结构和应力场特点的基础上,确定出了穿层钻孔起裂注水压力计算方法,并指出该压力不仅取决于侧向应力系数的大小,而且还取决于组成钻孔围岩的性质,总体表现出在径向上受最弱煤分层的控制,在轴向上则受最弱层理面的控制.在起裂位置上,轴向受控于最弱层理面,在径向上则受控于煤的最小抗拉强度和垂直侧向应力系数.     

流量引起的注入压力变化对水力压裂效果的影响研究

为探究不同流量条件下水力压裂试件的破裂压力和裂隙扩展面积变化规律,利用真三轴水力压裂系统开展不同流量的水力压裂物理模拟实验。实验结果表明：通过压裂液流量控制注入压力变化量,流量与注入压力变化量、破裂压力呈正相关关系;泵压力曲线都经历了储液─上升─下降─稳定4个阶段,流量越大则储液时间越短、压裂曲线上升和下降的周期越短、稳定压力越高;裂隙扩展面积随流量的增加而增加,在流量为60 mL/min时裂隙扩展面积最大,压裂效果最佳,但当流量超过60 mL/min时容易产生形态单一、扩展面积小的裂隙网络,水力压裂效果会明显降低。研究结果可为水力压裂技术工艺参数的设计提供参考。     

慈林山煤矿坚硬顶板水力压裂数值模拟研究#br#

为了解决坚硬顶板对煤矿开采的影响,以慈林山矿为研究背景,利用comsol数值模拟软件对水力压裂参数不同应力差、不同预制裂缝角及不同浓度压裂液对岩石破裂的影响进行分析研究。结果表明,随着应力差的增大,岩石的起裂压力呈现出减小的趋势,且随着预制裂缝角的增大,岩石的起裂压力呈现出增大的趋势,同时,适当地改变压裂液粘度对岩石的压力效果也会产生一定的影响。研究结果为慈林山煤矿的坚硬顶板治理提供了理论依据,有效地保证巷道的稳定性及生产安全。     

水力压裂对瓦斯压力的影响效果研究

在高瓦斯矿开采工作面,瓦斯压力对注水水头压力的选取有较大影响,利用RF-PA2D对水力压裂工作面进行建立模型,以现场实验数据进行数值模拟研究,获得合理的注水参数,提高煤层压裂效果.     

储层射孔压裂裂缝起裂与扩展的数值分析

掌握储层水力压裂裂缝的起裂与扩展规律对非常规油气资源开采和提高采收率至关重要。采用水泥砂浆模拟天然页岩,获得了与页岩基本力学参数和断裂韧性一致的相似材料。运用FRANC3D和ANSYS,模拟分析了不同水平应力比和射孔布置方式对水力压裂起裂和扩展的影响。研究表明:利用FRANC3D+ANSYS可以较好地模拟射孔压裂裂缝的起裂和三维空间中的扩展行为。射孔压裂裂缝的起裂压力随水平应力比的增大而减小。射孔方向与最大水平主应力方向一致时起裂压力较小,射孔方向与最大水平主应力成夹角时,裂缝扩展面扭转并趋向于平行最大水平主应力方向。相对于射孔对称排布和交错排布,射孔线性排布时的起裂压力较小。     

煤岩拟三轴水力压裂实验研究

为了更深入地研究煤岩水压致裂机理,首先对MTS815.02电液伺服岩石力学实验系统进行改造;利用煤粉、水泥和石膏不同的配比制作相似材料,对型煤试件和原煤试件进行了拟三轴水压致裂实验,并与现场压裂数据进行了比较分析。结果表明：合理的材料配比为煤∶水泥∶石膏=1.5∶1∶1;裂缝总是沿地应力最大的方向扩展,且裂缝表面特征对...     

水力压裂起裂三阶段实验研究

为了揭示水力压裂过程钻孔应变的特征,开展了水力压裂实验,得到结论:水力压裂经历了水气压缩微损伤阶段,弹性变形阶段以及破坏3个阶段。该实验同时显示了水力压裂过程中孔壁存在的2种主要变形,即拉伸变形、压缩变形,并选取了孔壁拉伸变形一侧,理论上解释了出现该现象的力学原理,对于揭示钻孔水力压裂起裂机理有重要意义。     

泵流量对纵向切槽水力压裂裂缝偏转的影响规律研究

采用ABAQUS软件,建立了纵向切槽水力压裂裂缝扩展的有限元二维模型,分析了不同泵流量条件下纵向切槽水力压裂裂缝扩展规律。研究表明:裂缝开裂初期,受地应力差的影响,裂缝很快转向最大主应力方向;随着泵流量的大幅增加,裂缝的偏转情况得到减缓,曲率半径增大,偏转距明显增加,流量在120L/min以内时,增长速度较快;目前常用注水泵流量为90L/min,其裂缝偏转距为4.05m。结论对于实际的钻孔距设计和注水泵选取具有参考意义。     

多次动压巷道水力压裂预卸压技术研究

以余吾煤业动压巷道预卸压为研究对象,针对受强烈动压影响后外围巷道变形、底鼓问题,进行了水力预卸压为主的研究,分析顶板对比卸压前后巷道的变形量,取得了良好的留巷效果。研究可对巷道二次利用和减少巷道动压影响提供了新的手段。     

煤矿水力压裂耐高压水力封孔器的研制

介绍了水力压裂消突技术在煤矿突出煤层中的应用并进行了分析研究。阐述了研制的水力压裂耐高压水力封孔器的结构特点和工作原理。该水力封孔器具有结构简单,封孔可靠,注水压力高,可重复利用等优点。     

水力压裂裂缝效果影响因素研究

为使现场煤层气开采效率达到较高水平,利用设计的软件,将水力压裂拟三维数学模型转化为计算机语言。基于完井过程的实时监测数据研究水力压裂过程中滤失参数、杨氏模量、地面排量等重要因素对裂缝长度、高度的影响,通过调节相关参数分析对裂缝缝长和缝高的控制影响,实验结果可有效预知压裂效果,在选取压裂技术方面有着重要的指导意义,可以为煤层气有效开采及开采技术优化提供参考。     

高压水力压裂技术在突出煤层中的实践应用

 煤体高压水力压裂技术,是一项煤矿瓦斯综合治理新技术。为解决掘进过程中瓦斯超限的问题,通过对工作面机风巷掘进过程中进行高压水力压裂试验,大大提高了两帮钻场月抽出纯量和百米流量,降低了掘进工作面的瓦斯绝对涌出量,试验结果表明高压水力压裂技术用于突出防治也是切实可行的,减轻了工人的劳动强度,提高了掘进速度,达到了突出煤层工作面快速消突的目的,实现了本煤层增透、消突、降尘、阻止自燃发火、释放冲击地压和解除局部应力的重要目的,保证了综采面的安全高效生产,是区域性瓦斯治理的一项重要措施。     

水力压裂卸压增透技术研究及应用

通过理论分析和现场模拟验证的方法来对井下穿层钻孔水力压裂卸压增透进行研究,通过现场水力压裂效果和现场仿真模拟相对比,证明了井下穿层钻孔水力压裂卸压增透的可靠性,同时也可以运用模拟的方法对井下压裂现场的工艺参数进行优化。     

钻孔胶囊封孔器耐压影响因素及其在煤矿水力压裂中的应用

针对煤矿水力压裂封孔工艺复杂、封孔困难的问题,开展对钻孔胶囊封孔器耐压特性的理论研究,提出胶囊封孔器有效封孔的2个条件:钻孔壁对封孔器的摩擦力大于钻孔内高压水对封孔器的推力;封孔器作用在钻孔壁上的有效压力大于水力压裂的最大注水压力。理论分析结果表明:当胶囊长度大于临界长度时,胶囊内水的压力越大,胶囊段的长度越长,钻孔直径越小,封孔器所能承受的最大注水压力越大;反之,胶囊封孔最大耐压能力主要取决于胶囊内注水的压力。根据该结论确定了余吾煤业S2107高抽巷水力压裂封孔器封孔的参数,封孔效果良好,结论为封孔器的设计及现场应用提供指导。     

地应力对水力压裂效果的影响

针对地应力对深部裸眼井水力压裂效果的影响,基于ANSYS有限元分析软件和弹性力学的知识,建立了裸眼完井的2种有限元计算模型,并对其进行了基于弹性力学的理论计算。结果表明,随着地应力的增加,井筒附近的拉应力逐渐减小,从而导致水力压裂裂纹的起裂难度增加;地应力对水力压裂的裂纹影响还表现在起裂位置和裂纹发展方向上。     

高压脉动水力压裂卸压增透技术及应用

为了改进现有卸压增透技术,解决目前煤矿区域瓦斯治理存在的问题,在水力压裂技术的基础上,提出了高压脉动水力压裂卸压增透技术.采用理论分析和现场试验的方法,研究了脉动压力在裂隙中的传播规律以及卸压增透效果.结果表明:脉动水力压裂可以使煤体的某些物理量反复交变,产生疲劳破坏,从而疏通孔隙,提高透气性;脉动压力在24MPa、频率在20Hz时,卸压效果最好;压裂前后抽采体积分数平均增加了264.7%,瓦斯流量增加了245.5%;突出危险性指标q值和S值显著减小,变化幅度降低.该技术可以有效增大单孔影响范围,提高抽采效率,具有广泛的应用前景.     

底板穿层钻孔水力压裂破裂压力影响因素研究

根据穿层钻孔水力压裂作用机理,运用数值模拟试验方法,对影响穿层钻孔的影响因素进行研究分析。结果表明:在试验模型参数下,起裂压力随煤层倾角增大而增大,当达到峰值后,又逐渐随角度增大而减小,综合破裂压力和压裂效果分析得水力压裂角度在45°~60°最优;随着煤体的变质程度的增加和均质度的增大,破裂压力也随之增大;侧压系数对煤体破裂压力的影响表现在煤体破裂压力主要受水平最小主应力的大小所决定。