煤層脈動水力壓裂壓力波沿裂隙傳播規(guī)律和解堵機理研究.pdf

1、煤層水力壓裂技術用于突出防治、頂板管理和強化瓦斯抽采，在煤礦井下得到了廣泛的應用。煤層脈動水力壓裂是一種新型的壓裂技術，與傳統(tǒng)的恒壓水力壓裂相比具有明顯的優(yōu)勢，并在工業(yè)應用中取得了顯著的效果。為了進一步揭示煤層脈動水力壓裂的壓裂機制，有效的提高脈動水力壓裂效果，本文以實驗室試驗和理論分析相結(jié)合的方法，研究脈動水力壓裂動壓力波傳播和作用規(guī)律以及脈動壓力解除裂隙堵塞的機理，在此基礎上研究了不同脈動壓裂參數(shù)下脈動壓力的變化和對壓裂效果的影響。

2、
　　文章從煤層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征為切入點，分析了煤層中裂隙和孔隙特征對脈動水力壓裂的影響，為裂隙的實驗物理模型的建立奠定基礎；然后對比分析了脈動水力壓裂的發(fā)生方式，與普通水力壓裂技術的發(fā)生設備相比，脈動水力壓裂設備能夠產(chǎn)生周期性變化的流量而非恒定流量，在煤層內(nèi)部表現(xiàn)為周期性變化的脈動壓力。通過理論分析建立了脈動壓力發(fā)生的數(shù)學表達式，根據(jù)目前裂隙中脈動壓力波傳播理論模型，分析了脈動水力壓裂壓力的傳播規(guī)律，分別從應力和能量的角度進行了計

3、算，得到了壓力傳播和能量傳播方程，說明了脈動壓力的大小受到水流速度的影響，同時脈動壓力的衰減值與入口距離大小相關。
　　在脈動水力壓裂實驗系統(tǒng)的基礎上，研究了水平直裂隙中脈動壓力波傳播規(guī)律和壓裂機理分析，從脈動水流流動過程和煤體裂隙簡化建立了實驗的裂隙物理模型，結(jié)合脈動壓力發(fā)生系統(tǒng)設計了脈動壓力波傳播實驗方案，實驗從相同頻率不同開口和不同測點的脈動壓力曲線變化，同時分了脈動壓力沿程變化，對脈動水力壓裂的機理進行了分析。在此基礎上探

4、究了脈動壓力在裂隙網(wǎng)絡中的傳播和作用機制，從裂隙網(wǎng)絡中不同角度的分叉裂隙進行研究，建立了不同分叉夾角的裂隙模型（實驗中選擇了30°、45°、60°、90°、120°、135°和150°），研究不同脈動頻率、分叉夾角等不同參量條件下脈動壓力波的傳播，將所得到結(jié)果進行推廣討論了裂隙網(wǎng)絡中脈動壓力波傳播規(guī)律，并結(jié)合前人的研究成果驗證了結(jié)果的正確性。
　　最后，在第五章研究了脈動壓力的解堵機理，前人研究認為脈沖壓力有利于裂隙中堵塞物的解除