页岩气储层层理方向对水力压裂裂纹扩展的影响 被引量：36

1

作者 孙可明 张树翠 辛利伟 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期45-51,共7页

页岩气储层具有不同于常规储层的层理结构,使得其水力压裂规律也与常规水力压裂有所不同。为研究天然层理方向对水力压裂过程中裂纹扩展的影响,利用三轴水力压裂实验系统进行了页岩水力压裂实验,并基于扩展有限元法开发了水力压裂起裂判... 页岩气储层具有不同于常规储层的层理结构,使得其水力压裂规律也与常规水力压裂有所不同。为研究天然层理方向对水力压裂过程中裂纹扩展的影响,利用三轴水力压裂实验系统进行了页岩水力压裂实验,并基于扩展有限元法开发了水力压裂起裂判据,建立了三维页岩气储层水力压裂计算模型,研究了层理方向对页岩储层水力压裂裂纹扩展的影响。结果表明:①页岩气储层水力压裂裂纹扩展规律由原地应力状态和层理面结构及强度共同决定,层理方向是水力压裂裂纹扩展方向的主控因素,若压裂后层理面法向拉应力先达到层理面抗拉强度,裂纹沿层理方向扩展,反之,裂纹则垂直于最小地应力方向扩展;②裂纹沿层理面扩展时,层理法向与最小地应力方向夹角增加,起裂和扩展压力增大,裂纹面积减小;③裂纹整体呈椭球非平面扩展,随着压裂液的注入,裂纹面积增加,地层总滤失率增加,裂纹扩展速度减小。压裂实验与模型计算所得的压裂裂纹扩展规律相吻合,从而验证了页岩气储层水力压裂模型的有效性。 展开更多

关键词 页岩气 水力压裂 实验室试验 层理方向 损伤 起裂 裂纹 滤失 扩展有限元法

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考虑层理方向煤岩的静动巴西劈裂试验研究 被引量：19

2

作者 刘晓辉 戴峰 +1 位作者 刘建锋 张茹 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2098-2105,共8页

利用MTS815岩石力学测试系统和SHPB动态测试系统分别对垂直、平行2种层理方向煤岩进行静、动巴西劈裂试验研究,旨在探讨不同加载率下,层理煤岩的抗拉强度及其破坏特性。试验结果表明:(1)煤岩具有较强的各向异性特性。平行层理方向煤岩... 利用MTS815岩石力学测试系统和SHPB动态测试系统分别对垂直、平行2种层理方向煤岩进行静、动巴西劈裂试验研究,旨在探讨不同加载率下,层理煤岩的抗拉强度及其破坏特性。试验结果表明:(1)煤岩具有较强的各向异性特性。平行层理方向煤岩抗拉强度大于垂直层理方向煤岩的抗拉强度;平行层理方向煤岩随加载率变化,其抗拉强度的波动较垂直层理煤岩明显,离散现象更为显著;垂直层理煤岩破断形态较平行层理煤岩更具多样性。(2)煤岩抗拉强度及变形特性具有明显的应变率效应。随加载率增大,煤岩抗拉强度增大,呈线性或乘幂关系;加载率越大,煤岩越破碎。(3)煤岩自身组成成分及构造特点是煤岩离散性的重要影响因素,也是影响煤岩强度、变形各向异性特征的内在原因。 展开更多

关键词 岩石力学 煤岩 加载率 层理 巴西劈裂试验

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层理性页岩断裂韧性的加载速率效应试验研究 被引量：18

3

作者 吕有厂 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1359-1370,共12页

为探究不同加载速率对层理性页岩的I型断裂韧性影响规律,对3种类型的页岩试件(Crack-arrester型、Crack-splitter型、Crack-divider型)进行三点弯曲的断裂韧性试验。结果表明:(1)页岩的I型断裂韧性随加载速率的变化规律为正相关关系,即... 为探究不同加载速率对层理性页岩的I型断裂韧性影响规律,对3种类型的页岩试件(Crack-arrester型、Crack-splitter型、Crack-divider型)进行三点弯曲的断裂韧性试验。结果表明:(1)页岩的I型断裂韧性随加载速率的变化规律为正相关关系,即随着加载速率增加,I型断裂韧性逐渐增大。加载速率对岩石断裂韧性的影响主要是岩石内部损伤发展和演化的作用时间。(2)层理方向对页岩的I型断裂韧性有一定影响,相同基质的层状岩石,由于其层理引起的结构方向上的差异,会造成抵抗断裂能力的不同。(3)Crack-divider型的断裂韧性最大,Crack-splitter型的断裂韧性最小,Crack-arrester型的断裂韧性居于前两者之间。主要是由于页岩层理面胶结程度好,基质体完整且强度较高。(4)对于层理面胶结程度与基质体完整性较好的页岩,其Crack-splitter型与Cracksplitter型的I型断裂韧性相差较小。(5)层理方向对岩石I型断裂韧性大小的影响与其UCS值测试相应证,可以用垂直层理和平行层理的UCS值相对大小来评估Crack-arrester型和Crack-divider型的I型断裂韧性的相对大小。 展开更多

关键词 岩石力学 断裂韧性 加载速率 页岩 层理方向 半圆盘三点弯曲

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不同层理方向煤岩单轴压缩声发射特征试验 被引量：11

4

作者 宋远 李化敏 刘闯 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2018年第11期39-43,48,共6页

为了研究不同层理方向的煤岩体变形破坏规律及声发射特性,选取同忻煤矿3-5#煤作为研究对象,对垂直层理和平行层理2种煤样进行单轴压缩下的声发射监测试验,分析二者在强度、变形特性、声发射计数、累计计数,能量以及累计能量特征方面的... 为了研究不同层理方向的煤岩体变形破坏规律及声发射特性,选取同忻煤矿3-5#煤作为研究对象,对垂直层理和平行层理2种煤样进行单轴压缩下的声发射监测试验,分析二者在强度、变形特性、声发射计数、累计计数,能量以及累计能量特征方面的差异。结果表明:二者的破坏类型不同,垂直层理煤样呈现出崩解破坏的特性,而平行层理煤样以塑性破坏为主;平行层理煤样相较垂直层理煤样,其单轴抗压强度、弹性模量、变形模量以及极限应变均呈一定程度的降低;二者的应力-应变曲线很好地与声发射计数-时间曲线、能量-时间曲线相对应,瞬时计数峰值或瞬时能量峰值可作为煤岩破坏的前兆;2种煤样声发射特征值虽具有一定的离散性,但可以认为平行层理煤样累积能量更大,计数、累计计数和能量相对更低。 展开更多

关键词 声发射 单轴压缩 应力-应变 破坏特征 煤岩 层理方向

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层理和预制裂纹方向对煤断裂力学性质影响规律试验研究 被引量：9

5

作者 王伟 赵毅鑫 +1 位作者 高艺瑞 张村 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期433-445,共13页

为研究层理和预制裂纹方向对煤断裂力学性质的耦合影响规律,对半圆(SCB)切槽煤样开展准静态加载试验,并对试样变形破坏过程中的声发射进行监测。将煤视为横观各向同性体,采用有限元软件标定了试样的形状因子,获取了更符合实际情况的断... 为研究层理和预制裂纹方向对煤断裂力学性质的耦合影响规律,对半圆(SCB)切槽煤样开展准静态加载试验,并对试样变形破坏过程中的声发射进行监测。将煤视为横观各向同性体,采用有限元软件标定了试样的形状因子,获取了更符合实际情况的断裂韧度。结果表明:不同层理和预制裂纹方向组合试样的加载曲线和断裂载荷差异显著。试样的断裂模式和断裂韧度受层理与预制裂纹方向共同影响。断裂韧度随层理与加载方向夹角变小而降低,而倾斜预制裂纹会进一步削弱试样抵抗裂纹扩展的能力。拉伸破坏主导了预制裂纹的起裂扩展过程,试样的扩展路径表现出显著的各向异性特征。根据最终裂纹形态,可将试样的宏观破坏模式分为4类。加载过程中试样产生的声发射与载荷-时间曲线相对应,由于发生破坏的结构不同,起裂后的撞击数随层理和预制裂纹方向改变发生明显变化。外载作用下,试样内部不断产生拉伸和剪切微裂纹而发生损伤,其损伤演化过程与层理和预制裂纹方向紧密相关。在不同加载水平区间内,拉伸微裂纹占据主导地位,剪切微裂纹占比相对较低;随着加载水平增加,微裂纹持续发育扩展,试样损伤不断累计,最终发生起裂破坏。 展开更多

关键词 岩石力学 层理方向 预制裂纹方向 横观各向同性 声发射

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致密岩心带压渗吸的影响因素实验研究 被引量：10

6

作者 江昀 许国庆 +2 位作者 石阳 曾星航 王天一 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期497-506,共10页

为研究不同因素对于带压渗吸效果影响,结合低场核磁共振技术,开展5 MPa压差(基质外部流体压力与孔隙压力之差)作用下的致密砂岩带压渗吸实验,研究边界条件、初始含水饱和度、层理方向和矿化度等因素对带压渗吸的影响.结果表明,接触面积... 为研究不同因素对于带压渗吸效果影响,结合低场核磁共振技术,开展5 MPa压差(基质外部流体压力与孔隙压力之差)作用下的致密砂岩带压渗吸实验,研究边界条件、初始含水饱和度、层理方向和矿化度等因素对带压渗吸的影响.结果表明,接触面积越大,渗吸置换效率(也称采收率)越高;初始含水饱和度越高,渗吸置换效率越低;沿垂直层理方向钻取的岩心样品渗吸置换效率高于平行层理方向岩心样品;矿化度越高,渗透压差越大,渗吸置换效率越低.研究结果为深入探讨带压渗吸作用,提高致密砂岩油藏采收率的内在机理提供参考. 展开更多

关键词 油气藏开发 致密砂岩 带压渗吸 低场核磁共振技术 渗吸置换效率 边界条件 初始含水饱和度 层理方向 矿化度 鄂尔多斯盆地

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层状煤层不同方向有效排放半径的机理与实测 被引量：6

7

作者 陈国红 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2013年第5期164-166,共3页

通过对煤层的渗透性和瓦斯流速分析,得出排放钻孔有效排放半径在垂直煤层层理方向一般小于煤层层理方向的排放机理。介绍了钻屑指标法的测试原理,并通过钻屑量指标S值和钻屑解吸指标K1值的测定与分析,得出兴隆煤矿11301工作面75 mm的... 通过对煤层的渗透性和瓦斯流速分析,得出排放钻孔有效排放半径在垂直煤层层理方向一般小于煤层层理方向的排放机理。介绍了钻屑指标法的测试原理,并通过钻屑量指标S值和钻屑解吸指标K1值的测定与分析,得出兴隆煤矿11301工作面75 mm的排放钻孔有效排放半径沿煤层层理方向和垂直层理方向分别为0.8、0.5 m。应用结果表明,设计的排放钻孔防突措施参数、布置方式安全可靠,简单易行。 展开更多

关键词 有效排放半径 排放机理 钻屑指标法 层理方向 垂直层理方向

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煤层层理对微波破煤增透效果的影响

8

作者 朱健 胡国忠 +4 位作者 许家林 杨南 王同辉 王宏图 秦伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2324-2337,共14页

层理作为一种典型的结构弱面普遍存在于煤层之中,煤层层理与煤基质之间的相对力学性能是决定层理发育煤层微波增透效果的关键。为此,采用自主研制的微波辐射试验装置,对层理面与加载方向之间夹角为0°、30°、45°、60°... 层理作为一种典型的结构弱面普遍存在于煤层之中,煤层层理与煤基质之间的相对力学性能是决定层理发育煤层微波增透效果的关键。为此,采用自主研制的微波辐射试验装置,对层理面与加载方向之间夹角为0°、30°、45°、60°和90°的煤样开展了微波破煤试验,探究了不同层理方向煤样微观孔隙结构与细观裂隙的演化特征,揭示了微波辐射下层理对煤体孔裂隙结构的数量、尺度与连通性的影响规律;对比分析了微波辐射前、后不同层理方向煤体的气体渗透特性,阐明了煤体在煤层层理与微波破煤叠加影响下的渗透率变化规律,揭示了煤层层理对微波破煤增透的影响机制。结果表明:①煤层层理对微波破煤增透效果的影响显著,层理面与加载方向之间夹角越大,微波辐射下煤体的束缚孔减少幅度与连通性裂隙增长幅度也更大;与原煤样相比,微波辐射后不同层理方向煤样渗透率之间的数量级差异有效减小,渗透率各向异性弱化明显。②微波辐射下煤体中细观裂隙发育具有显著的层理效应,具体演化过程为:沿层理面原生裂隙扩展→新的沿层理面裂隙萌生→与层理面相交的裂隙扩展。③煤基质与层理面的介电损耗和传热性质差异,使得微波对煤体的热应力分布受制于层理面。当层理面与加载方向垂直或平行时,煤体以张拉破坏为主;当层理面与加载方向斜交时,煤体以剪切滑移破坏为主。 展开更多

关键词 微波破煤增透 煤层层理 结构损伤 渗透特性 层理方向

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不同层理方向的煤岩渗透特性研究 被引量：6

9

作者 姜婷婷 张建华 黄刚 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第17期206-211,共6页

焦作矿区的山西组二_1煤层具有厚度大、结构简单、分布稳定等特点,其开采潜力较大。对目标煤层渗透率参数的获取是对水力压裂裂缝预测的先决条件。采用室内试验,对该区块的天然岩芯进行渗透特性研究。结果表明:储层的渗透性较好,有利于... 焦作矿区的山西组二_1煤层具有厚度大、结构简单、分布稳定等特点,其开采潜力较大。对目标煤层渗透率参数的获取是对水力压裂裂缝预测的先决条件。采用室内试验,对该区块的天然岩芯进行渗透特性研究。结果表明:储层的渗透性较好,有利于水力压裂改造的实施。影响渗透率的主要因素为层理角度、孔隙度、裂纹及微裂缝的发育程度等,其中裂纹和微裂缝的贯通程度对渗透率影响最大,层理角度次之。针对平行层理方向和垂直层理方向上渗透率的较大差异,分别建立了水气渗流的并联和串联阻流模型,揭示了影响渗透特性差异的主要原因为层理构造。本研究可为目标煤层确定合理的开采方式及确定水力裂缝的起裂与扩展规律提供理论支持。 展开更多

关键词 原煤 渗透率 室内试验 层理方向 各向异性

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层理方向对含预制裂纹页岩Ⅰ型断裂特性的影响

10

作者 李勇 胡双杰 +3 位作者 桂辉高 孙传猛 甘涛 李银 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第1期1-6,共6页

层状页岩受内部层理方位分布特征的影响,其力学性质常表现出明显的各向异性特征。为了探究层理方向对层状页岩Ⅰ型断裂特性的影响,针对不同层理倾角β、预制裂纹角度为0°的半圆盘试件开展三点弯曲静态压缩试验和数值模拟试验。试... 层状页岩受内部层理方位分布特征的影响,其力学性质常表现出明显的各向异性特征。为了探究层理方向对层状页岩Ⅰ型断裂特性的影响,针对不同层理倾角β、预制裂纹角度为0°的半圆盘试件开展三点弯曲静态压缩试验和数值模拟试验。试验结果表明,试件的Ⅰ型标准化应力强度因子YⅠ会随着层理倾角的变化呈现出明显的差异性,并与层理倾角呈现出良好的三次函数关系,且仅在层理倾角β为0°和90°时,试件表现为纯Ⅰ型断裂模式,即层理倾角的变化会改变试件的断裂模式。同时,试件的Ⅰ型断裂韧度随着层理倾角的增大而逐渐减小,并与层理倾角呈二次函数关系;当层理倾角与预制裂纹角度垂直时,试件的Ⅰ型断裂韧度最大;而当层理倾角和预制裂纹角度平行时,试件的Ⅰ型断裂韧度最小。另外,基于扩展有限元法(XFEM),对半圆盘层状页岩试件的破断机制进行研究,验证了试验和计算结果的准确性。 展开更多

关键词 页岩 层理方向 Ⅰ型断裂 断裂韧度 扩展有限元法 裂纹扩展

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单轴压缩下不同层理方向对片麻岩声发射特征影响的试验研究 被引量：4

11

作者 王晓雷 詹思博 +2 位作者 闫顺玺 蒋鹏程 周宁 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第1期138-145,共8页

为探究不同层理方向岩体的损伤演化规律和变形破坏中的声发射特征,选用具有明显层理构造的片麻岩试样开展单轴压缩条件下的声发射试验,分析轴向平行和垂直层理片麻岩试样失稳破裂、声发射时序参数和声发射空间定位演化特征。结果表明:... 为探究不同层理方向岩体的损伤演化规律和变形破坏中的声发射特征,选用具有明显层理构造的片麻岩试样开展单轴压缩条件下的声发射试验,分析轴向平行和垂直层理片麻岩试样失稳破裂、声发射时序参数和声发射空间定位演化特征。结果表明:不同层理方向对岩石破裂影响显著,轴向平行层理片麻岩试样峰值载荷稍高于轴向垂直层理的,裂纹起裂应力水平较高,声发射定位点由加载初期离散无序分布转为向沿层理聚集,破裂时主裂隙沿层理面贯通上下端或沿层理扩展形成垮落区,最终表现为典型的张拉破坏,岩石达到峰值载荷后瞬间失稳,呈突发式破坏特征;轴向垂直层理试样起裂应力水平较低,进入声发射剧烈期参数波动更为显著,事件点在试样中部聚集产生倾斜带状剪切裂纹密集区,破裂时出现多种破裂模式,主要以剪切滑移破坏为主。岩石达到峰值载荷后应力发生多次跌落,呈渐进式破坏特征。 展开更多

关键词 单轴压缩 片麻岩 层理方向 声发射特征 破裂演化

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结构异性煤体单轴/三轴冲击动力学性能研究 被引量：4

12

作者 梁为民 刘恒 +1 位作者 李敏敏 岳高伟 《过程工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期817-826,共10页

井下深孔爆破致裂是提高低渗煤层渗透率的重要措施之一,但由于煤层层理因素影响,在不同方向上的爆破致裂效果存在显著差异。采用分离式霍布金森压杆实验装置,对从垂直于层理方向和平行于层理方向进行取芯的煤样,分别进行冲击荷载为0.1, ... 井下深孔爆破致裂是提高低渗煤层渗透率的重要措施之一,但由于煤层层理因素影响,在不同方向上的爆破致裂效果存在显著差异。采用分离式霍布金森压杆实验装置,对从垂直于层理方向和平行于层理方向进行取芯的煤样,分别进行冲击荷载为0.1, 0.15, 0.2, 0.3, 0.5 MPa的单/三轴SHPB冲击实验,分析结构异性煤体的冲击动力学性能。结果表明,煤样在不同冲击作用下,其单、三轴应力-应变曲线趋势相同,且其峰值应力、平均应变率随冲击荷载增大而增长趋势相同,其中峰值应力与冲击荷载符合指数关系,平均应变率与冲击荷载呈线性关系,相同冲击荷载下垂直于层理方向煤样的峰值应力、平均应变率相较于平行于层理方向煤样有所提升;进行三轴SHPB冲击时,在轴、围压对煤样约束作用下,其峰值应力、平均应变率相较于单轴情况下均有所提高,且在冲击荷载为0.15~0.2 MPa时峰值应力增幅最大,增大约50%,垂直于层理方向的动力学性能改变相较于平行于层理方向更明显。 展开更多

关键词 动力学性能 分离式霍布金森压杆 煤样 层理方向 应变率

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层理方向对砂岩力学性质和渗透性的影响研究

13

作者 张思源 韩冰 +2 位作者 原俊红 张晓晨 郝文亮 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第S02期617-623,631,共8页

层理方向对砂岩力学性质和渗透性具有显著影响。本文通过制备不同层理方向的砂岩试样,开展了力学性质和渗透率测试试验,探明了不同层理方向岩石的力学性质和渗透率的演化规律和演化机理。研究表明:不同α夹角的试样在受载-变形-破坏过... 层理方向对砂岩力学性质和渗透性具有显著影响。本文通过制备不同层理方向的砂岩试样,开展了力学性质和渗透率测试试验,探明了不同层理方向岩石的力学性质和渗透率的演化规律和演化机理。研究表明:不同α夹角的试样在受载-变形-破坏过程中均呈现显著的压密阶段、弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段,α夹角越大,应力应变曲线越陡,压密阶段越不容易被辨别。砂岩的峰值强度随α夹角增大呈“先减小后增大”的倒U型关系,而砂岩弹性模量随α夹角增大呈近似线性关系;受载-变形-破坏过程中试样渗透率均随着α夹角的增大而逐渐减小,符合指数函数关系;数值模拟显示层理方向对流体压力和流线分布具有显著的影响,层理面上易形成优势流,进而影响不同层理方向试样的渗透率。 展开更多

关键词 砂岩 层理方向 力学性质 渗透率 优势流

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大佛寺低阶煤瓦斯储层的渗透性及其关键受控因素分析 被引量：4

14

作者 王福军 张亚潮 +3 位作者 窦成义 翁奇 郑苑楠 李庆钊 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第11期154-157,共4页

彬长矿区大佛寺煤矿井田具有丰富的煤层气资源,瓦斯抽采的关键因素为煤层中瓦斯运移的难易程度,即渗透性。通过现场取样、实验室制样并采用煤样渗流实验系统进行测试,分析煤层渗透性大小及其关键受控因素,煤样垂直层理方向瓦斯流动通道... 彬长矿区大佛寺煤矿井田具有丰富的煤层气资源,瓦斯抽采的关键因素为煤层中瓦斯运移的难易程度,即渗透性。通过现场取样、实验室制样并采用煤样渗流实验系统进行测试,分析煤层渗透性大小及其关键受控因素,煤样垂直层理方向瓦斯流动通道与平行层理相比发育较少,水分进入煤体后阻塞瓦斯流动通道,瓦斯在垂直层理方向的运移受其影响更大,渗透率随着煤样含水率增加显著下降,不利于瓦斯抽采。 展开更多

关键词 煤层气 渗透性 层理方向 含水率 瓦斯抽采

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有效应力对煤层渗透性影响的实验和模型研究 被引量：2

15

作者 赵岩龙 汪志明 辛晓霖 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2018年第6期54-60,共7页

与常规储层相比,煤层气储层具有一些典型的特点:压缩性强,孔隙/裂隙结构复杂,孔隙度/渗透性低等,煤岩应力敏感机制和影响因素更加复杂。针对滇东黔西地区煤岩,采用非稳定压降法测定不同有效应力条件下不同方向的煤岩渗透率。并结合压汞... 与常规储层相比,煤层气储层具有一些典型的特点:压缩性强,孔隙/裂隙结构复杂,孔隙度/渗透性低等,煤岩应力敏感机制和影响因素更加复杂。针对滇东黔西地区煤岩,采用非稳定压降法测定不同有效应力条件下不同方向的煤岩渗透率。并结合压汞,扫描电子显微镜(SEM)和微计算机断层扫描(micro-CT)手段来分析煤样孔隙/裂隙结构,评价其渗透率应力敏感性及损害规律,并揭示其应力敏感机理。结合实验结果,建立了改进的Walsh应力-渗透率模型。实验结果表明,垂直和平行于层理面的煤岩渗透率随有效应力均呈指数变化,初始阶段煤岩渗透率下降显著,最终趋于平缓。垂直和平行于层理面的煤渗透率有效应力敏感性均较强,初始渗透率越低,应力敏感性越强。利用改进的渗透率模型预测误差在15%以内,可以满足渗透率的工程要求。研究结果对煤层气产能预测和生产制度的优化具有一定意义。 展开更多

关键词 煤层气 应力敏感 层理方向 渗透率损害

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不同层理方向对原煤变形及渗流特性的影响 被引量：30

16

作者 邓博知 康向涛 +3 位作者 李星 尹光志 李铭辉 李文璞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期888-894,共7页

利用自行研制的含瓦斯煤热流固耦合伺服渗流试验装置,以平行和垂直层理2种不同的原煤试样为研究对象,进行相同有效应力、瓦斯压力条件下,不同轴压、围压组合;相同瓦斯压力、静水压力条件下,不同有效应力的渗流试验,探究其变形及渗透率... 利用自行研制的含瓦斯煤热流固耦合伺服渗流试验装置,以平行和垂直层理2种不同的原煤试样为研究对象,进行相同有效应力、瓦斯压力条件下,不同轴压、围压组合;相同瓦斯压力、静水压力条件下,不同有效应力的渗流试验,探究其变形及渗透率的差异。研究结果表明:平行层理试样沿z方向的裂隙度φz大于垂直层理试样,垂直层理试样的总裂隙度φ大于平行层理试样;煤体中平行层理方向的裂隙度大于垂直层理方向;在静水压力下,平行层理试样渗透率大于垂直层理试样,煤体平行层理方向渗透性高于垂直层理方向;基于平板流体理论,得出了渗透率与径向应变呈二次函数关系,在煤体中平行层理方向的初始裂隙度系数β是垂直层理方向的1.5~2.0倍;当考虑渗流通道为贯通裂隙时,平行层理方向的初始裂隙度φ0与初始裂隙开度平方d20的乘积是垂直层理方向的1.5~2.0倍。 展开更多

关键词 不同层理方向 有效应力 渗透率 平板流体理论

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急倾斜煤层水力压裂造缝规律及机理研究 被引量：1

17

作者 王峰超 王恩茂 +1 位作者 常博 王刚 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2023年第3期18-22,共5页

为了掌握急倾斜煤层水力压裂造缝规律及作用机理,为现场煤层水力压裂工艺提供技术指导,采用实验室实验的研究方法,以乌东煤矿作为研究对象,以三向应力、煤层层理为实验变量进行了实验室真三轴实验。研究结果表明:水力压裂效果主要取决... 为了掌握急倾斜煤层水力压裂造缝规律及作用机理,为现场煤层水力压裂工艺提供技术指导,采用实验室实验的研究方法,以乌东煤矿作为研究对象,以三向应力、煤层层理为实验变量进行了实验室真三轴实验。研究结果表明:水力压裂效果主要取决于克服滤失效应的憋压过程;当层理与最大主应力方向垂直时,随着三向应力的增大,滤失效应减弱,有利于水力压裂;当层理与最大主应力方向平行时,随着三向应力的增大,滤失效应增强,不利于水力压裂。研究结果为急倾斜煤层水力压裂工艺提供了借鉴,完善了矿井水力压裂领域的研究内容。 展开更多

关键词 急倾斜煤层 水力压裂 三向应力 煤层层理方向 滤失效应

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层理方向对高变质煤体压裂破坏特征影响研究 被引量：1

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作者 陈立超 王生维 +1 位作者 张典坤 吕帅锋 《中国煤炭》 2022年第10期37-44,共8页

水力压裂期间煤储层裂缝壁面煤体变形及破坏特征是压裂液滤失路径分析及伤害评价的关键。通过单轴压缩实验对层理与加载方位夹角0°、30°、45°、60°和90°高变质煤岩圆柱试样实施加载,获得不同层理方向煤岩试样... 水力压裂期间煤储层裂缝壁面煤体变形及破坏特征是压裂液滤失路径分析及伤害评价的关键。通过单轴压缩实验对层理与加载方位夹角0°、30°、45°、60°和90°高变质煤岩圆柱试样实施加载,获得不同层理方向煤岩试样应变应力关系及岩石力学参数,基于应变能理论对不同层理方向上煤岩脆性进行评价,并初步构建水力压裂高变质煤岩裂缝壁面煤体破坏模式进行研究。结果表明:高变质煤岩单轴压缩加载下呈现“阶段”破坏特征,随着夹角a增加煤岩脆性先增强后减弱,单轴抗压强度、弹性模量、泊松比等岩石力学参数先升高后降低,在30°时最大;夹角a为0°、60°和90°时,单轴压缩下煤岩试样发生张性劈裂破坏,而夹角a在30°和45°时,试样发生剪切断裂破坏,整体上张性破裂破坏形式断裂能量耗散远低于剪切破坏。基于煤岩破坏特征,认为煤储层层理面与压裂裂缝面法向夹角0°、60°和90°时,压裂期间压裂液易沿张性裂缝滤失且深度较大;而30°和45°时煤储层压裂裂缝壁面煤体形成闭合剪切裂缝,可延缓压裂液滤失速率。 展开更多

关键词 高变质煤 煤岩层理方向 煤体破坏模式 压裂裂缝壁面 压裂液滤失 单轴压缩实验

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单轴受压煤岩声发射特征的层理效应试验研究 被引量：44

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作者 张朝鹏 张茹 +2 位作者 张泽天 高明忠 戴峰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期770-778,共9页

层理对煤岩体宏、细观力学性质都有重要影响。为探究不同层理方向煤岩体的损伤演化规律及变形破坏中的声发射特征,分轴向平行层理和轴向垂直层理2种情况进行煤岩制样,采用MTS815岩石力学试验系统和PAC声发射仪,开展单轴加载条件下破坏... 层理对煤岩体宏、细观力学性质都有重要影响。为探究不同层理方向煤岩体的损伤演化规律及变形破坏中的声发射特征,分轴向平行层理和轴向垂直层理2种情况进行煤岩制样,采用MTS815岩石力学试验系统和PAC声发射仪,开展单轴加载条件下破坏全过程的声发射(AE)试验研究,揭示煤岩AE时序参数、能量释放规律、空间演化特征和AE振幅分布的层理效应。研究表明:相对于轴向垂直层理煤岩,轴向平行层理煤岩在整个受力过程中AE振铃计数和能量释放更强,但单位时间的AE振铃数和能量释放更平缓,轴向垂直层理煤岩呈现急剧猛烈的能量释放特征;轴向平行层理煤岩中,一定规模的AE事件在更低应力水平就会产生,其AE空间分布更加均匀,无轴向垂直层理煤岩的成核现象;在变形破坏全过程中,轴向平行层理煤岩AE振幅分布变化幅度较小,其b值更大,大尺度AE事件比例更低。研究成果在一定程度上反映了煤矿开采过程中工作面和上覆煤岩的层理方向对其声发射特征的影响,可对现场声发射监测围岩破坏情况提供借鉴和参考。 展开更多

关键词 岩石力学 煤岩 声发射 微破裂 能量释放 层理效应

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青龙煤矿碎软煤层顺层定向钻孔钻进试验研究 被引量：21

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作者 李泉新 方俊 +1 位作者 褚志伟 刘飞 《工矿自动化》 北大核心 2018年第11期1-6,共6页

针对青龙煤矿碎软煤层瓦斯抽采钻孔成孔深度浅、轨迹控制精度低及瓦斯抽采效果差等问题,在分析矿井瓦斯地质情况与预抽采方式现状基础上,介绍了采用空气复合定向钻进技术进行顺层定向钻孔施工的原理和关键技术,制定了钻场与钻孔设计、... 针对青龙煤矿碎软煤层瓦斯抽采钻孔成孔深度浅、轨迹控制精度低及瓦斯抽采效果差等问题,在分析矿井瓦斯地质情况与预抽采方式现状基础上,介绍了采用空气复合定向钻进技术进行顺层定向钻孔施工的原理和关键技术,制定了钻场与钻孔设计、钻进装备和钻具组合选套、钻进技术要求总结的整体试验方案,并在21608轨道巷迎头钻场进行了顺层钻孔空气复合定向钻进试验。试验结果表明,采用空气复合定向钻进技术可实现碎软煤层内顺层定向钻孔施工,完成7个主孔和2个主分支孔,总进尺为3 929m,最大孔深达406m,300m以上钻孔成孔率达88.9%;试验钻孔瓦斯抽采体积分数均超过68%,平均单孔瓦斯抽采纯量超过1m^3/min,最大单孔瓦斯抽采纯量超过2.55m^3/min,抽采纯量是常规钻孔的10倍以上,瓦斯抽采体积分数提高了50%左右,钻孔成孔与瓦斯抽采效果显著。 展开更多

关键词 煤矿安全 瓦斯抽采 碎软煤层 顺层定向钻孔 空气复合定向钻进

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