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潘二矿水力压裂增透范围研究

作　者: 蒋旭刚
导　师: 魏建平；刘彦伟
学　校: 河南理工大学
专　业: 矿业工程
关键词: 低透气突出煤层水力压裂增透范围数值分析封孔
分类号: TE357.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文基于前人的研究成果,利用理论分析、数值分析和现场试验相结合的方法,从煤层埋深和煤的坚固性系数两个角度对潘二矿水力压裂起裂压力以及增透范围进行了深入系统的研究,得到了以下有益的研究成果:(1)根据历史资料以及现场测定参数情况,分析了潘二矿3煤层的煤层瓦斯压力、瓦斯含量、透气性等特征和规律。(2)根据煤的孔隙结构、水力压裂破裂准则,分析了煤体水力压裂破裂模式和增透作用。(3)以淮南矿业集团潘二煤矿3号煤层的现场实测数据为基础,利用RFPA2D软件从煤层的不同埋深和不同坚固性系数两个方面对水力压裂破煤水压和增透范围进行了数值分析,根据数值计算结果,分析了煤层埋深、煤的坚固性系数与起裂压力之间的关系,确定了不同埋深和不同坚固性系数条件下的卸压增透范围,得到了潘二矿水力压裂起裂压力及所需合理水压的范围。(4)针对目前高压作用下封孔难的问题,探讨了抽放孔封孔和水力压裂专用封孔器封孔技术,并通过现场水力压裂增透试验,得到了潘二矿水力压裂的有效增透半径。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 引言  10-18
  1.1 研究目的及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-16
    1.2.1 煤层增透技术研究现状  11-12
    1.2.2 水力压裂研究现状  12-16
  1.3 存在的主要问题  16
  1.4 主要研究内容和技术路线  16-18
    1.4.1 研究内容  16
    1.4.2 技术路线  16-18
2 试验矿井及试验区域概况  18-23
  2.1 试验矿井概况  18-21
    2.1.1 井田范围及交通位置  18-19
    2.1.2 矿井边界  19
    2.1.3 矿井开拓与开采方式  19-20
    2.1.4 地质构造  20
    2.1.5 煤层  20-21
  2.2 试验区域概况  21-22
    2.2.1 3 煤层概况  21
    2.2.2 地质构造  21-22
    2.2.3 顶底板岩性与煤层瓦斯  22
  2.3 本章小结  22-23
3 水力压裂卸压增透理论研究  23-33
  3.1 煤层微观孔裂隙结构  23-25
  3.2 水力压裂的破裂准则  25-27
    3.2.1 拉伸破裂准则  25-26
    3.2.2 剪切破裂准则  26-27
  3.3 水力压裂增透理论分析  27-31
    3.3.1 水力压裂裂缝产生及其展布形态分析  27-28
    3.3.2 水力压裂破煤理论分析  28-29
    3.3.3 水力压裂的卸压增透作用  29-31
  3.4 本章小结  31-33
4 水力压裂增透范围数值分析  33-47
  4.1 建模及确定方案  33-36
    4.1.1 计算模型  33-34
    4.1.2 数值计算方案  34-36
    4.1.3 模型参数的确定  36
  4.2 水力压裂增透范围数值分析  36-46
    4.2.1 不同埋深煤层增透范围数值分析  36-41
    4.2.2 不同强度煤体增透范围数值分析  41-44
    4.2.3 水力压裂注水参数的确定  44-46
  4.3 本章小结  46-47
5 水力压裂设备、封孔工艺及现场试验  47-59
  5.1 水力压裂增透措施设备选型  47-48
    5.1.1 钻机  47
    5.1.2 压裂泵及乳化液箱  47
    5.1.3 水力压裂封孔器和高压胶管  47-48
    5.1.4 流量计  48
    5.1.5 低浓度沼气传感器  48
  5.2 水力压裂封孔工艺  48-53
    5.2.1 考察孔封孔  48-49
    5.2.2 注水钻孔的封孔  49-53
  5.3 水力压裂装备系统及工艺流程  53-55
    5.3.1 水力压裂装备系统  53
    5.3.2 水力压裂工艺流程  53-55
  5.4 水力压裂增透范围试验  55-57
    5.4.1 第一次水力压裂试验  55-56
    5.4.2 第二次水力压裂试验  56-57
    5.4.3 压裂试验结果分析  57
  5.5 本章小结  57-59
6 结论与展望  59-61
  6.1 主要结论  59-60
  6.2 展望  60-61
参考文献  61-65
作者简历  65-66
学位论文数据集  66

潘二矿水力压裂增透范围研究

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