低滲透煤層水力壓裂參數(shù)優(yōu)化研究

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1、ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｙｇｇ巧±學(xué)位論文－－．ｉ５ｆｃ；：，．拳：＼＊－＇ｉ；：，；．：題目；低滲透煤層水力壓裂參數(shù)優(yōu)化研究；，■？．作者姓名：呂華永Ｖ：Ｉ學(xué)校導(dǎo)師至莖逗六Ｉ企業(yè)導(dǎo)師：劉書梁專‘‘工程領(lǐng)域：礦業(yè)工程ｆ所在學(xué)院；資源學(xué)院Ｃ去．１，？＇？護(hù)．’－ｉ麟如印，辜纖撫４’盧Ｊ．．重．．可ｆ齡ｆｅ．４ＨｉｒＴ．．．．ＢｌＢＨｖ２０

2、１５２灌輸提交論文日期；年丄月道日獨(dú)創(chuàng)性聲明：本人鄭重聲明所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研。究工作所取得的成果除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得河北工程大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。對本文的研究做出重耍貢獻(xiàn)的個人和集體，均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。：學(xué)位論文作者簽名：簽字日期年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論

3、文作者完全了解河北工程大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)河北工程大學(xué)可將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)、庫進(jìn)行檢索，并采用影印縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子文檔。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：＾簽字日期：主年／ｃｌ月主ｒ日Ｉ導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日分類號：TD713密級：公開UDC：單位代碼：10076工程碩士學(xué)位論文低滲透煤層水力壓裂參數(shù)優(yōu)化研究作者姓名呂華永指

4、導(dǎo)教師李新旺企業(yè)導(dǎo)師劉書梁申請學(xué)位級別工程碩士專業(yè)領(lǐng)域礦業(yè)工程所在單位資源學(xué)院授予學(xué)位單位河北工程大學(xué)ADissertationSubmittedtoHebeiUniversityofEngineeringFortheDegreeofMasterofEngineeringParametersoptimizationofthehydraulicfracturingofLowpermeabilitycoalCandidateLvHuayongSupervisorLiXinwangPluralisticSup

5、ervisorLiuShuliangAcademicDegreeAppliedMasterofEngineeringforSpecialtyMiningEngineeringCollege/DepartmentCollegeofResourceHebeiUniversityofEngineeringNovember,2015摘要摘要低透氣性是我國大部分煤層普遍具有的主要特點之一，這使得我國煤層瓦斯抽采效率非常低，并嚴(yán)重制約著煤礦的安全生產(chǎn)。針對陶一礦低滲透性煤層瓦斯抽采的艱難局面，提出了水力壓裂瓦斯抽采

6、技術(shù)。本文采用了理論分析與數(shù)值模擬兩種研究方法對水力壓裂的起裂壓力、裂紋擴(kuò)展延伸機(jī)理及規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)的研究與分析?；谝陨舷嚓P(guān)研究與分析，結(jié)合陶一礦現(xiàn)場工業(yè)試驗確定了適合陶一礦高瓦斯低滲透性煤層的水力壓裂技術(shù)參數(shù)，為陶一礦煤層瓦斯抽采提供了豐富的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。通過對水力壓裂瓦斯抽采技術(shù)進(jìn)行理論研究與分析，闡明了煤層微觀孔隙結(jié)構(gòu)、破裂準(zhǔn)則、裂縫產(chǎn)生及其展布形態(tài)和破煤理論等，揭示了水力壓裂瓦斯抽采技術(shù)的作用機(jī)理。利用RFPA2D-Flow版本數(shù)值模擬軟件模擬研究了不同側(cè)壓系數(shù)和不同煤體堅固性系數(shù)下水力

7、壓裂的起裂壓力和裂縫擴(kuò)展延伸規(guī)律，還模擬研究了不同壓裂孔間距對煤體裂縫擴(kuò)展延伸規(guī)律的影響。根據(jù)陶一礦2#煤地質(zhì)條件選擇現(xiàn)場工業(yè)試驗地點，提出煤層水力壓裂技術(shù)方案，根據(jù)裂縫起裂理論計算模型和數(shù)值模擬結(jié)果設(shè)計水力壓裂注水壓力、注水時間、注水流量以及封孔深度等技術(shù)參數(shù)并進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。最后通過現(xiàn)場工業(yè)試驗，驗證水力壓裂技術(shù)方案是否合理，并考察煤層瓦斯抽采效果?，F(xiàn)場工業(yè)試驗結(jié)果表明：壓裂后煤層瓦斯抽采流量和濃度明顯增加，透氣性顯著提高。最后結(jié)合理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場工業(yè)試驗的研究與分析結(jié)果，得出一套適用于陶一礦

8、水力壓裂的主要技術(shù)工藝參數(shù)。關(guān)鍵詞：水力壓裂；側(cè)壓系數(shù)；堅固性系數(shù)；孔間距；數(shù)值模擬；參數(shù)優(yōu)化IAbstractAbstractLowpermeabilityisoneofthemaincharacteristicsofmostofourcounty’scoalseam,whichmakesourcoalseamgasdrainageefficiencylow,andseverelyrestrictsthesafetyproductiono