三軸應(yīng)力下煤體相似材料水力壓裂增透實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、低透氣性是我國煤層瓦斯賦存的普遍特性，為合理高效的抽采煤層瓦斯必須對高瓦斯低滲透性煤層采取增透措施。水力壓裂作為水力化措施中增加煤層透氣性的一種有效方法，已在許多礦區(qū)獲得了應(yīng)用。本文采用相似材料模擬煤層的實(shí)驗(yàn)手段，研究水力壓裂裂縫擴(kuò)展規(guī)律的影響。
　　利用含瓦斯煤熱流固耦合三軸伺服實(shí)驗(yàn)裝置，選擇了煤粉、水泥、石膏不同的配比條件下含瓦斯煤力學(xué)及滲透實(shí)驗(yàn)研究。相似材料的全應(yīng)力?應(yīng)變整個(gè)過程的變形規(guī)律基本一致，變形過程可分為初始壓密階段

2、、彈性階段、屈服階段、峰值強(qiáng)度階段和應(yīng)變軟化階段。這五個(gè)階段對相似材料的滲透性密切相關(guān)，體積縮小階段，該階段對應(yīng)初始壓密階段和彈性階段，試件在達(dá)到屈服時(shí)點(diǎn)試件體積最小，試件內(nèi)裂隙孔隙最少且最小，此時(shí)滲透率降到最低；擴(kuò)容階段，該階段對應(yīng)屈服階段、峰值強(qiáng)度階段和應(yīng)變軟化階段，在試件峰值強(qiáng)度后其內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展、交叉且相互貫通，開始出現(xiàn)宏觀裂縫，擴(kuò)容速率變大，使試件滲透率從緩慢增大演化為急劇增大。
　　利用多場耦合煤層氣

3、開采物理模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對相似材料實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析和優(yōu)選，將滲透性比較小的相似材料用于煤層氣抽采以及三軸應(yīng)力下的水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)中。對于礦井實(shí)際壓裂過程中無法監(jiān)測到對煤層的增透，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，通過實(shí)驗(yàn)，利用壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測水力壓裂過程中儲層不同位置壓力的變化；水力壓裂可以有效改善煤層的滲透性，是一個(gè)理性的認(rèn)識，對于改善的效果無法評價(jià)，本文通過模擬的手段，對同一儲層先抽采再壓裂，然后再抽采這樣一個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)壓裂前后相同氣壓條件下，同