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低渗透煤层水力压裂参数优化研究-矿业工程专业论文
万方数据 万方数据 独创性声明 本人郑重声明: 所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研 究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得河北工程大学或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体,均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律 结果由本人承担。 学位论文作者签名: 签字日期: 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 河北工程大学 有关保留、使用学位论文的规 定。特授权 河北工程大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同 意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档。 (必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名: 签字日期: 年 月 日 导师签名: 签字日期: 年 月 日 摘 摘 要 摘 要 低透气性是我国大部分煤层普遍具有的主要特点之一,这使得我国煤层瓦斯 抽采效率非常低,并严重制约着煤矿的安全生产。针对陶一矿低渗透性煤层瓦斯 抽采的艰难局面,提出了水力压裂瓦斯抽采技术。本文采用了理论分析与数值模 拟两种研究方法对水力压裂的起裂压力、裂纹扩展延伸机理及规律进行了系统的 研究与分析。基于以上相关研究与分析,结合陶一矿现场工业试验确定了适合陶 一矿高瓦斯低渗透性煤层的水力压裂技术参数,为陶一矿煤层瓦斯抽采提供了丰 富的理论依据和技术支撑。 通过对水力压裂瓦斯抽采技术进行理论研究与分析,阐明了煤层微观孔隙结 构、破裂准则、裂缝产生及其展布形态和破煤理论等,揭示了水力压裂瓦斯抽采 技术的作用机理。利用 RFPA2D-Flow 版本数值模拟软件模拟研究了不同侧压系 数和不同煤体坚固性系数下水力压裂的起裂压力和裂缝扩展延伸规律,还模拟研 究了不同压裂孔间距对煤体裂缝扩展延伸规律的影响。根据陶一矿 2#煤地质条 件选择现场工业试验地点,提出煤层水力压裂技术方案,根据裂缝起裂理论计算 模型和数值模拟结果设计水力压裂注水压力、注水时间、注水流量以及封孔深度 等技术参数并进行参数优化。最后通过现场工业试验,验证水力压裂技术方案是 否合理,并考察煤层瓦斯抽采效果。 现场工业试验结果表明:压裂后煤层瓦斯抽采流量和浓度明显增加,透气性 显著提高。最后结合理论分析、数值模拟和现场工业试验的研究与分析结果,得 出一套适用于陶一矿水力压裂的主要技术工艺参数。 关键词:水力压裂;侧压系数;坚固性系数;孔间距;数值模拟;参数优化 I Abst Abstract Abstract Low permeability is one of the main characteristics of most of our county’s coal seam, which makes our coal seam gas drainage efficiency low, and severely restricts the safety production of coal mine. For low permeability coal seam gas drainage difficult situation of the Tao Yi mine, we proposed hydraulic fracturing gas extraction technology. In this paper, we analyzed initiation pressure, crack extension mechanism and rules of the hydraulic fracturing with the help of theoretical analysis and numerical simulation. Based on the above research and analysis, combined with site industrial test of Tao Yi mine to determine a suitable hydraulic fracturing technology parameters of low permeability coal, it provided a rich theoretical basis and technical support for seam gas drainage. We researched and analyzed the hydraulic fracturing gas extraction technique to cl
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