松软煤层井下水力压裂致裂机理及应用研究

【摘要】煤层气开发对于煤矿安全、资源回收、环境保护等方面具有重要意义。我国煤层气资源量大,但煤层渗透率普遍较低。低渗透率是煤层气规模化开发的主要瓶颈,因此煤层有效增透是煤层气开发亟待解决的问题。实践表明,采用水力压裂对中硬及硬煤层进行增透改造具有明显效果,但对于易发生塑性变形的松软煤层,其水力压裂裂纹起裂和扩展规律具有特殊性,尚缺乏理论支撑和实践经验。论文依托国家科技重大专项课题“低透气性煤层煤层气增产技术与装备”,综合采用实验室试验、理论分析、数值模拟、现场试验等手段,针对松软煤层水力压裂致裂机理及应用开展了以下研究：(1)基于实验室试验开展了松软煤体在不同含水率条件下的物理力学特性及破裂特征研究,获得了松软煤体的变形破裂机制,为建立松软煤层水力压裂模型奠定基础。(2)基于弹塑性力学与断裂力学理论,从变形、发生与扩展的角度将松软煤层水力压裂划分为煤层压密、裂纹起裂与裂纹扩展三个阶段,构建了松软煤层韧性起裂扩展的数学计算模型,初步获得松软煤层水力压裂裂缝起裂及扩展规律。(3)基于颗粒流离散元数值模拟方法研究了松软煤层水力压裂裂缝扩展规律,获得了松软煤层煤体物理力学参数对压裂半径、裂纹最大开度、裂纹数量等压裂效果表征参量的量化影响效应。(4)开展了松软煤层水力压裂工艺参数影响效应数值模拟研究,获得了流量、压力、时间等压裂工艺参数对松软煤层压裂半径、裂纹最大开度等的量化影响效应,为现场水力压裂工艺技术优化奠定基础。(5)在松藻矿区渝阳煤矿开展了现场试验及验证,检验了松软煤层水力压裂增透效果,验证了水力压裂数学模型及数值模拟研究对松软煤层现场压裂的适应性和合理性。
【作者】雷毅；
【导师】宁宇；申宝宏；
【作者基本信息】煤炭科学研究总院，采矿工程，2014，博士
【关键词】松软煤层；水力压裂；起裂扩展；颗粒流理论；

【参考文献】
[1]王凯.Kirkpatrick评估模型的案例分析及应用策略研究[D].上海外国语大学,教育技术学,2012,硕士.
[2]王书涛.新型光阳极材料在染料敏化太阳能电池中的应用[D].复旦大学,无机化学,2012,硕士.
[3]龙欢.湘西影视剧中的民俗影像[D].湖南师范大学,传播学,2013,硕士.
[4]陈荣.商业智能在航运企业船舶管理中的研究与应用[D].南京航空航天大学,2004.
[5]喻国.2型糖尿病中医证型分布特点及其影响因素研究[D].成都中医药大学,中医内科学,2012,硕士.
[6]赵娜娜.跨国并购反垄断法律规制研究[D].华中科技大学,法律,2013,硕士.
[7]包银峰.游牧生活符号与内蒙古油画[D].内蒙古师范大学,美术学,2013,硕士.
[8]张盼.基于低秩和稀疏表示的人脸识别算法研究[D].燕山大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[9]张爱琴.《李双双》系列文本故事形态学解读[D].杭州师范大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[10]李伟,徐鑫,刘润.石墨烯能带中的重叠矩阵效应:Tight-Binding方法在模拟中的研究[J].原子与分子物理学报,2015,01:86-90.
[11]李凤林,王承曙.反褶积滤波与数学规划[J].石油地球物理勘探,1988,06:643-649+698.
[12]漆正丽.网上支付的使用影响因素和实证研究[D].复旦大学,管理科学与工程,2012,硕士.
[13]李若蜚.经营成本大幅度上升背景下的产品升级规划研究[D].东华大学,工业设计工程（专业学位）,2014,硕士.
[14]刘阳阳.发电厂运行人员不安全行为分析及安全行为能力评价研究[D].湖南科技大学,安全技术及工程,2013,硕士.
[15]陈杰明.基于GOOSE的10kV简易母线保护研究和应用[J].电力系统自动化,2011,04:96-99.
[16]王素梅.非现场审计的理论框架研究[J].财会通讯(学术版),2005,12:57-59.
[17]董友珍.染料敏化太阳能电池复合光阳极的构筑及光电性能[D].黑龙江大学,2011.
[18]董杨.比较优势理论与竞争优势理论的对比分析[D].吉林大学,国际贸易学,2004,硕士.
[19]王国扣.全旋流分离工艺配置与级数的确定[J].农业机械学报.2002(04)
[20]秦臻.东秦岭秋树湾铜钼矿成矿模式及找矿预测研究[D].中南大学,地质资源与地质工程,2013,博士.
[21]石婧.撤点并校与官巴绕巴阿来[D].首都师范大学,教育学原理,2013,硕士.
[22]褚敏.吉林斯麦尔食品有限公司绩效管理体系设计[D].吉林财经大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[23]邢靖贤.曲美他嗪对兔肺动脉高压致右心衰竭的心功能及心肌代谢的影响[D].河北医科大学,内科学,2013,硕士.
[24]王超.空间红外目标天基监视成像系统研究[D].哈尔滨工业大学,光学工程,2013,硕士.
[25]漆捷.“虚拟实在”的哲学解读[D].山西大学,科学技术哲学,2004,硕士.
[26]殷龙杰.移动机器人视觉镇定的若干关键问题研究[D].北京化工大学,控制科学与工程,2013,硕士.
[27]蔡艳妮.行动导向法在高职信息技术教学中的应用研究[D].广东技术师范学院,职业技术教育学,2014,硕士.
[28]杨义兵.工程监理目标系统的经济性分析[D].重庆大学,管理科学与工程,2003,硕士.
[29]王健.多架无人机攻击多目标的协同航迹规划算法研究[D].西北工业大学,系统工程,2004,硕士.
[30]黄吟莹.家族企业与CEO薪酬业绩敏感性研究[D].厦门大学,会计学,2014,硕士.
[31]蔡希玲,刘学伟,勾丽敏,周兴元.薄层干涉对叠加速度分析精度的影响[J].石油地球物理勘探,2007,02:141-148+244+120.
[32]张开玟.玉溪市农村土地承包经营权流转研究[D].云南财经大学,公共管理,2013,硕士.
[33]李睿.带阻特性超宽带天线研究与设计[D].西南交通大学,电磁场与微波技术,2013,硕士.
[34]苏柳柳.基于SVM的商业银行信用风险预警研究[D].石家庄经济学院,企业管理,2014,硕士.
[35]栾海业.大麦苗期耐湿性遗传分析与QTL定位[D].扬州大学,作物遗传育种,2011,硕士.
[36]邢静.基于胜任力思考的公务员绩效评价研究[D].西北大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[37]范鑫.公安机关突发公共事件应急管理能力研究[D].河北师范大学,政治学理论,2012,硕士.
[38]吴燕.高速受电弓—接触网动态性能及主动控制策略的研究[D].北京交通大学,2011.
[39]关睿骞.膏摩法较传统按摩在膝关节炎急性期治疗中的临床疗效观察[D].黑龙江中医药大学,针灸推拿（专业学位）,2014,硕士.
[40]任龙云.优秀马拉松运动员高原训练跟踪监控实验研究[D].武汉理工大学,体育训练学,2012,硕士.
[41]马璐璐.毛泽东的宗教观及其现实启示[D].渤海大学,马克思主义中国化研究,2014,硕士.
[42]李炜菁.香港“高官问责制”评析[D].华东师范大学,中国近现代史,2004,硕士.
[43]雷霆,黄太贵,李斌.基于数据平台的电力市场数据整合交换[J].电力系统自动化,2007,24:90-93.
[44]蒋枫.中美股市与黄金价格的波动关系研究[D].苏州大学,金融（专业学位）,2014,硕士.
[45]石美遐.民主管理应当成为一种企业文化[J].中国劳动关系学院学报,2014,06:1-5.
[46]徐强,王征,史增园,魏赟,张善刚.浅水多次波衰减[J].石油地球物理勘探,2015,02:238-242+2.
[47]王风,PRINETVeronique,马颂德,吴刚.基于分块技术的相位展开算法(英文)[J].自动化学报,2004,04:481-486.
[48]王生辉.一项关于英语学习策略及其与专四成绩之间相关性的研究[D].河北师范大学,学科教学,2012,硕士.
[49]高志强,段修谓,汪一骏.与隅撑连接钢檩条的设计[J].北京交通大学学报,2014,03:86-89.
[50]史淑风.硕士研究生音乐会毕业设计[D].中国音乐学院,音乐学,2014,硕士.