預(yù)后老師指導(dǎo)教師

號(hào) 級(jí)：公 水平井分氮?dú)獍樽毫言鐾秆蠯eytechnologyresearchofhorizontal-wellstagednitrogeninjectionfracturingforincreasingthepermeabilityofcoalseams申請(qǐng) 申請(qǐng) 工程企業(yè)導(dǎo)李玉教授提交日 礦業(yè)工企業(yè)導(dǎo)李玉教授提交日

理工大時(shí)光如梭，轉(zhuǎn)眼兩年半的學(xué)習(xí)生涯即將結(jié)束，心中不舍的是這兩年多對(duì)理工大學(xué)的摯愛情感，更舍不得朝夕相處的老師們和。在此，感謝本篇是在導(dǎo)師的悉心和殷切指導(dǎo)下完成的，在完成之際，首先向尊敬的導(dǎo)師倪老師表示衷心的感謝和誠摯的敬意。在我的心中，導(dǎo)師是一個(gè)思維縝密、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、博學(xué)多識(shí)、果斷干練的高大偉岸一生來學(xué)習(xí)和效仿。導(dǎo)師在撰寫過，傾注了大量的心血，給予了我很多寶貴的指點(diǎn)，讓我從對(duì)一開始的迷茫到逐漸的結(jié)構(gòu)清晰、有條不紊，將使我終生受益。在生活中，導(dǎo)師給予了諸多我慈父般的和愛護(hù)，讓我感覺到了家的溫暖；這些都會(huì)成為我以后努力奮斗的動(dòng)力和精神，在科研的道本在研究過，得到了企業(yè)導(dǎo)師李玉魁教授級(jí)高工的大力支持和無私幫助，同時(shí)也感謝省煤層氣公司的和同事們給我耐心講解現(xiàn)場的煤層氣開況，使我對(duì)煤層氣現(xiàn)場情況有了深刻的體會(huì)，這種經(jīng)歷，我將銘記在心，伴隨一生。、及師妹穩(wěn)，我們?cè)趯W(xué)習(xí)生活上的熱切交流，共同營造了積極再次，感謝文中所參考文獻(xiàn)的編、譯、作者的情誼和期望將是我不懈奮斗的動(dòng)力。在此向各位親友致以敬意與謝意！最后，要感謝各位評(píng)審、教授、老師在百忙之中參與本文的評(píng)審工作，真心期待得到各位的的批評(píng)和指導(dǎo)。的限制，改造范圍有限；羽狀水平井的產(chǎn)氣量依賴于煤儲(chǔ)層原始滲透率；水平井分壓裂可以彌補(bǔ)垂直井產(chǎn)氣“點(diǎn)”的局限性，增加供氣面積，同時(shí)彌補(bǔ)了羽狀水平井對(duì)儲(chǔ)層原始滲透率的依賴，應(yīng)用前景廣闊。煤儲(chǔ)層屬性差異決定了壓裂工藝參數(shù)的區(qū)別。果表明：I、II類煤峰值前加卸載滲透率變化幅度較小，峰值后加卸載滲透率變化幅度較大，此類煤現(xiàn)場壓裂時(shí)應(yīng)盡量增加壓裂時(shí)間和排量。III、IV類煤易碎特點(diǎn)借助光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、低溫液氮孔徑測試等觀測方法，結(jié)合數(shù)值模擬，得出了研究區(qū)孔裂隙結(jié)構(gòu)特征和不同尺度孔裂隙下氣體滲流規(guī)律。即：孔隙主要以微孔為主，小孔次之，大中孔最少；連通性從大到小依次排序?yàn)椋汉撩准?jí)裂隙、滲流孔隙、微米級(jí)裂隙，但對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)率從大到小依次為毫米級(jí)/結(jié)合構(gòu)建的注氮?dú)鈨?chǔ)層能量變化、導(dǎo)流能力變化數(shù)學(xué)模型，查明了注氮?dú)鈱?duì)煤儲(chǔ)1Pa時(shí)，儲(chǔ)層壓力改變明顯，能0.2~1.4Pa20Pa時(shí)，注氮?dú)夂蟮膶?dǎo)流能力改善效果好，增幅在30~60um2·m；注氮前后孔徑分布表明：氮?dú)鈱?duì)小孔、中孔的孔容具有較明顯的改善作用。在此基礎(chǔ)上，對(duì)鶴壁六礦水平井分壓裂施工參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，得出：水平500m時(shí)，分91壓裂較好，每需壓裂液量300m3左右砂量50m3左右氮?dú)庾⑷肱帕吭?.5m/min左右現(xiàn)場兩種不同壓裂數(shù)下的產(chǎn)氣效果對(duì)比一定程度上驗(yàn)證了優(yōu)化的準(zhǔn)確性。水平井分壓裂研究為相似地質(zhì)條件下儲(chǔ)層改造提供了借鑒。： Thecharacteristicoflowpressureandpermeabilityinourcountrydecidethatwhenverticalwellisusedtoreformthereservoir,getridofthelimitof“point”isinevitable,andthescopeoftransformationislimited;thegasproductionofpinnatehorizontalwellismuchdependsontheprimitivepermeabilityofcoalreservoirs;thehorizontalwellstagedfracturinghasawideapplicationinthefuture,itcanmakeupthelimitationof“point”inverticalwells,andincreasetheareaofgassupply,alsoitcanmakeupthe ingthatpinnatehorizontalwellattaenttotheprimitivepermeabilityofcoalreservoirs.Thediversityofreservoirpropertiesdecidesthedifferenceofthetechnologyparametersoffracturingtechnology.Inordertogetthebestreformationresultsofhorizontalwell,thecoalreservoircharacteristics,geologicalfeaturesandthesituationofminingdeploymentortootherfactorswereyzedsystematicallyinthispaper,thentheareaofdevelopmentevaluationofCBMingroundisdetermined.Onthisbasis,theevaluationindexsystemofevaluatesdistrictanddeterminationofwelltypewereestablishedseparay,thenorthernpartofevaluatesdistrictwasthepreferredareausingmultiplefuzzycomprehensiveevaluationmethodbycomparison;Basedontheconsideringofcoalmineworksafety,thedeveloshouldrelymainlyonhorizontalwellandtheverticalwellasthesupplementaryinthefirstselection.accordingtothetestofdifferentcoalbodystructurestressandstrainandpermeabilityindoors,itturnedoutthat:thechangeofpermeabilityofIandIIloadingandunloadingprocessbeforethepeakwassmaller,loadingandunloadingprocessafterthepeakwasbigger,suchcoalshouldincreasefracturingtimeanddisplacementasfaraspossiblewhenfieldoperation;thepermeabilityofIIIIVcoalchangedgreatlybecauseofthefragilecharacteristicandthefissurewaspronetoclogging,thereconstructioninfieldismorelimited.Withthehelpofsomeobservationalmethod,suchasmicroscope,scanningelectronmicroscope,low-temperatureliquidnitrogenaperturetest,combinedwithnumericalsimulationinthepore-fissurestructurefeaturesandseepagelawunderdifferentscalefracturesinresearchareaweregot.Thatistosay,Theporearemainlycomposedofmicroporous,aperturessecond,largeandmediumporetheconnectivityfrombigtosmallwasmillimeterfracture,seepagepore,micronfracture,butthecontributiontopermeabilityfrombigtosmallwasmillimetersfracture,micronfracture,seepagepore;Theeffectofincreasingenergyandbreathabilityonreservoirswerefoundoutbyadsorptionpermutationexperiments,experimentoftheconductivityofhydraulicfracture,combiningwiththebuildingofnitrogeninjectionreservoirenergychangeandmathematicalmodelofflowconductivity.Theresultsshowthat:whennitrogeninjectionpressureisgreaterthan1MPa,thechangeofreservoirpressureisobvious,risingabout0.2~1.4MPa;Whentheclosurepressureislessthan20MPa,theflowconductivityimprovementeffectwasbestafternitrogeninjection，theincreasesisabout30~60um2·cm.Thetestofporesizesdistributionbeforeandafternitrogeninjectionshowedthat:nitrogengashadobviouslyimprovementforporevolumeoftinyandmediumpore.Onthesebases,NO.6coalmineinHe-behorizontalwellstagedfracturingconstructionparameterswereoptimized.Theresultsshowedthat:whenhorizontalsectionis500m,9-11sectionsoffracturingwereneeded.Eachparagraphshouldbearound300m3fracturingfluid,andsandcontentshouldbe50m3orso,andnitrogeninjectioncapacityaround0.5m3/min.Tosomedegree,thecontrastofgasproductionresultsoftwodifferentfracturingstagesshowtheaccurateoftheoptimization.Thestudyofthekeytechniquesofstagedfracturingprovidesareferenceforthesamephysicalreservoirreconstruction.:stagedfracturing;nitrogeninjection;increasedenergyandseepagelaw;parameter 緒 研究目的與意 國內(nèi)外研究現(xiàn) 水力壓裂裂縫起裂/延伸規(guī)律研究現(xiàn) 煤層注氮?dú)膺\(yùn)移及能量變化規(guī)律研 水平井分水力壓裂參數(shù)優(yōu)化及效果評(píng) 存在的主要問 本文的主要研究內(nèi)容及主要?jiǎng)?chuàng)新 主要研究內(nèi) 主要?jiǎng)?chuàng)新 技術(shù)路 鶴壁六礦煤層氣開發(fā)井型的確 鶴壁六礦地質(zhì)概 鶴壁六礦煤層氣開發(fā)有利區(qū)塊優(yōu) 地面開發(fā)煤層氣有利區(qū)優(yōu)選的影響因 鶴壁六礦煤層氣開發(fā)有利區(qū)的確 鶴壁六礦煤層氣開發(fā)井型確 煤層氣開發(fā)井型確定評(píng)價(jià)體系構(gòu) 開發(fā)區(qū)井型的確 本章小 分壓裂水平井裂縫起裂、延伸規(guī)律研 水平井井身結(jié) 水平井分壓裂方式的確 水平井分壓裂工藝流程及特 不同煤體結(jié)構(gòu)煤樣壓裂裂縫起裂、延伸規(guī) 本章小 分壓裂氮?dú)獍樽⒃瞿茉鐾笝C(jī)理研 鶴壁六礦煤儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特 鶴壁六礦煤儲(chǔ)層裂隙結(jié)構(gòu)特 基于蒙特卡羅方法的裂隙網(wǎng)絡(luò)構(gòu) 蒙特卡羅方法原 不同煤體結(jié)構(gòu)不同尺度裂隙組合滲流特征研 Ⅰ、Ⅱ類煤不同尺度裂隙組合滲流特 Ⅲ、Ⅳ類煤不同尺度裂隙組合滲流特 注氮?dú)鈱?duì)煤儲(chǔ)層增能作用機(jī)理研 二元?dú)怏w等溫吸附、置換實(shí)驗(yàn)測 注氮?dú)鈱?duì)流體壓力梯度變化的影 注氮?dú)馇昂髢?chǔ)層壓力變化數(shù)理模型構(gòu) 注氮?dú)鈱?duì)煤儲(chǔ)層增透作用機(jī)理研 壓裂后裂縫導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)測 注氮?dú)鈱?duì)孔裂隙結(jié)構(gòu)變化特征研 注氮?dú)鈱?duì)孔裂隙導(dǎo)流能力的影 本章小 鶴壁六礦水平井分氮?dú)獍樽毫压こ虘?yīng) 鶴壁六礦煤層氣水平井分壓裂參數(shù)優(yōu) 鶴壁六礦煤層氣水平井分壓裂施工分 水平井分壓裂產(chǎn)能預(yù)測數(shù)學(xué)模型構(gòu) 壓裂改造后裂縫形態(tài)數(shù)學(xué)模型構(gòu) 壓裂改造后產(chǎn)能預(yù)測數(shù)學(xué)模型構(gòu) 氮?dú)獍樽毫研Чu(píng) 本章小 結(jié)論與建 結(jié) 建 參考文 作者簡 數(shù)據(jù) 煤層氣作為一種高效潔凈能源及其與煤炭的密切關(guān)系，多年來一直受到各煤炭生產(chǎn)國的廣泛關(guān)注自上世紀(jì)八十年代開始投入4.3億用于基礎(chǔ)理論研究，根據(jù)自身的地質(zhì)條件形成了煤層氣地質(zhì)理論，認(rèn)識(shí)到煤層氣產(chǎn)出遵從排水降壓-解吸-擴(kuò)散-滲流過程。在此基礎(chǔ)理論的指導(dǎo)下發(fā)展了儲(chǔ)層強(qiáng)化技術(shù)和排水采氣技術(shù)，個(gè)煤盆地中的 個(gè)盆地實(shí)現(xiàn)商業(yè)性開發(fā)。 年產(chǎn)氣量達(dá)到 億之后10均維持在500億m3以上。我國在借鑒、吸收成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建成了山西沁水盆地和鄂爾多斯東緣煤層氣，實(shí)施了山西柿莊南、、陜西韓城等勘探項(xiàng)目，推進(jìn)了、、、、、等省區(qū)勘探，在煤層氣勘探中取得了突破。2014年，地面煤層氣產(chǎn)氣量達(dá)到了36億m3。省埋深2000m以10501.48m32014年其地面煤層氣產(chǎn)1億m3。為了開發(fā)省豐富的煤層氣資源煤層氣工作者先后在焦作安陽鶴壁平頂山等地進(jìn)行了地面煤層氣井的開發(fā)，除個(gè)別井產(chǎn)氣外，其他井的產(chǎn)氣效果并不理想。究其原因，大部分地區(qū)發(fā)育著碎粒煤和糜棱煤，只在局部區(qū)域發(fā)育有原生結(jié)構(gòu)煤和碎裂煤。垂直井壓裂工藝技術(shù)主要適合于原生結(jié)構(gòu)煤和碎裂煤，儲(chǔ)層改造時(shí)裂縫影響范圍有限，開發(fā)效果不甚理想。針對(duì)這種煤體結(jié)構(gòu)不好的儲(chǔ)層，煤層氣的產(chǎn)出更要從“面”改造的角度綜合考慮整個(gè)成藏范圍內(nèi)裂隙分布特征、應(yīng)力場變化規(guī)律、流體滲流變化規(guī)律的互動(dòng)影響。水平井技術(shù)是從石油產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來的一門新型技術(shù)。以前的水平井主要是在煤層中進(jìn)行鉆進(jìn)一個(gè)主支后，再側(cè)鉆出多個(gè)分支，形成“羽狀”結(jié)構(gòu)來溝通煤層中的裂隙，多分支羽狀水平井對(duì)于低滲特低滲煤層改造效果不甚理想。煤儲(chǔ)層水平井分壓裂技術(shù)是最近幾年發(fā)展起來的新型技術(shù)，通過分壓裂既可以彌補(bǔ)碎粒煤和糜棱煤中垂直井生產(chǎn)“點(diǎn)”的局限性，通過壓裂可以增加水平井的供氣面積。不同地區(qū)煤儲(chǔ)層屬性的差異造成改造泵注程序有所區(qū)別為了最大限度提高分壓裂水平井的產(chǎn)氣量，本文以鶴壁六礦二1煤層為研究對(duì)象充分考慮煤礦安全生產(chǎn)通過構(gòu)建評(píng)價(jià)體系優(yōu)選區(qū)塊和井型；應(yīng)用巖體力學(xué)、煤層氣開發(fā)地質(zhì)學(xué)等理論，系統(tǒng)分析氮?dú)獍樽⒎炙毫蚜芽p起裂、延伸變化規(guī)律；采用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場試驗(yàn)相結(jié)合的方法，研究氮?dú)獍樽⒃瞿茉鐾笝C(jī)理；充分考慮水平井分壓裂工藝，對(duì)其參數(shù)進(jìn)氣分壓裂增透機(jī)理提供了更科學(xué)的理論解釋，宏觀的壓裂施工與微觀的裂隙網(wǎng)煤層氣水平井分氮?dú)獍樽⑺毫殃P(guān)鍵增能增透技術(shù)的研究，主要集中在煤儲(chǔ)層孔裂隙結(jié)構(gòu)特征，水平井水力壓裂裂縫起裂、延伸規(guī)律，氮?dú)獍樽⒌脑瞿?國內(nèi)外研究者對(duì)煤中孔隙從成因角度進(jìn)行了分類[1-5]，劃分為氣孔、殘留植物組織孔、次生孔隙或晶間孔、溶蝕孔等。煤中孔隙的成因類型劃分為更清晰的認(rèn)識(shí)煤層氣的生成起到了極大的推動(dòng)作用，但無法解釋孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)煤層氣賦存、運(yùn)移的影響為了對(duì)煤的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行更清晰的表征國內(nèi)外研究者采用壓法[6-9]、低溫氮吸附法[10-14]T掃描[1517]得出了不同地區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)特征[18-9]。以此為基礎(chǔ)，得出了煤層氣在不同孔徑下的易于氣體的儲(chǔ)集和運(yùn)移，氣體以容積型擴(kuò)散為主；小孔和微孔以不平行板狀毛細(xì)管孔和墨水瓶狀孔為主，易于氣體的儲(chǔ)集，不利于氣體的運(yùn)移，氣體以分子型擴(kuò)75nm為界限，分為吸附擴(kuò)散和滲流兩種狀態(tài)，即孔徑75nm時(shí)，孔隙中的氣體以擴(kuò)散為主；孔徑75nm時(shí)，氣體以滲流為主。孔徑8nm為表面擴(kuò)散，8~20nm為混合擴(kuò)散，20~65nmen擴(kuò)散；65~325nm為穩(wěn)定層流；325~1000nm為劇烈層流；1000nm[20-22]。這些研究成果對(duì)表征煤孔隙結(jié)構(gòu)起到了極大的推動(dòng)作用，但仍無法表征復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)。20究推向。國外把煤層中的裂隙稱為割理，在煤層中延伸較遠(yuǎn)的稱為面割理；2080年代。國內(nèi)研究者借鑒了國外裂隙連通性等進(jìn)行較精細(xì)描述，國內(nèi)研究者們通過手標(biāo)本、掃描電鏡觀測、核磁成像法等[29-31]，發(fā)現(xiàn)煤中裂隙呈網(wǎng)狀、孤立網(wǎng)狀、孤立狀、S形等形狀，并據(jù)此劃2為了研究煤儲(chǔ)層孔裂隙網(wǎng)絡(luò)連通性，國內(nèi)外研究者采用實(shí)驗(yàn)測試、模擬技術(shù)等進(jìn)行了卓有成效的研究。通過壓實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了不同孔所占比例、進(jìn)、退效率和曲線形態(tài)方面的研究[32]onterlo模擬技術(shù)，建立裂隙網(wǎng)絡(luò)模型，耦合出裂隙密度與連通性的關(guān)系，對(duì)比了不同分布情況下的裂隙連通概率[3334][35-43]?；蚧诳琢严队鉂B理論，構(gòu)建了反映裂隙多孔介質(zhì)連通性的量化參數(shù)屬性模型。根據(jù)裂隙多孔介質(zhì)連通性參數(shù)特征，對(duì)裂隙多孔介質(zhì)進(jìn)行了類型劃分[4445]，利用隨機(jī)決策樹森林（F）建立了多孔隙結(jié)構(gòu)[46]，為孔裂隙結(jié)構(gòu)構(gòu)建及連通性研究提供了新的思路。水力壓裂裂縫起裂/延伸規(guī)律研究關(guān)于水力壓裂過裂縫起裂、擴(kuò)展、延伸規(guī)律的研究，大多數(shù)是從實(shí)1、基于測試、煤巖屬性參數(shù)與力學(xué)理論相結(jié)合的裂縫延伸規(guī)律研究透率實(shí)驗(yàn)并在加/卸載過對(duì)煤巖樣不同變形階進(jìn)行了聲發(fā)射測試認(rèn)為：隨有效應(yīng)力增加，滲透率呈負(fù)指數(shù)減少[47]，煤巖吸水膨脹導(dǎo)致強(qiáng)度降低，基質(zhì)收縮引起滲透率增加[849]，彈性變形階滲透率隨應(yīng)力增加略有下降，彈塑性變形階大量新裂隙的生成與貫通導(dǎo)致滲透率劇增加[50]通“砂巖煤泥巖不同組合煤巖樣進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)下關(guān)鍵前兆點(diǎn)位置對(duì)比，認(rèn)為裂縫延伸出現(xiàn)差別的主要原因是煤樣間的差異性和非均質(zhì)性[51]。通過改變注水壓力、流[52]用巖石力學(xué)、斷裂力學(xué)、復(fù)雜位勢(shì)理論等力學(xué)理論，構(gòu)建了裂縫附近的應(yīng)力分布函數(shù)，提出了通過裂縫尖端應(yīng)變能量密度確定裂縫延伸方向的方法。得出了裂縫2基于巖移數(shù)值方法[59]、流固耦合理論[60]、巖體非線性理論及裂縫擴(kuò)展模裂縫端部位移變化規(guī)律；采用數(shù)值模擬[61-64]，分析了水力壓裂過程不同壓裂傳統(tǒng)的力學(xué)方法還不足以較好的闡明水力壓裂過煤巖應(yīng)力遷移微觀變化應(yīng)力應(yīng)變過聲發(fā)射參數(shù)響應(yīng)特征，應(yīng)用分形理論，引入聲發(fā)射分維值D反映巖石微裂隙的演規(guī)律[65-67]；通過聲發(fā)射事件對(duì)巖石[68]一些研究者基于儲(chǔ)集層裂隙系統(tǒng)的非線性特征，提出了由相空間重建、裂隙的關(guān)聯(lián)維分析及裂隙的突變理論等多的裂隙非線性預(yù)測技術(shù)，對(duì)準(zhǔn)確確定儲(chǔ)層裂隙發(fā)育帶、裂隙系統(tǒng)的識(shí)別提供了全新的思路[69]。煤層注氮?dú)膺\(yùn)移及能量變化規(guī)律研煤對(duì)不同氣體吸附能力的差異使人們聯(lián)想到可以利用氮?dú)怛?qū)替煤中的甲烷氣體。關(guān)于氮?dú)怛?qū)替甲烷方面的研究，或借助吸附勢(shì)理論，通過等溫吸附、解吸置[70-71]；或通過煤基質(zhì)彈性自調(diào)節(jié)效應(yīng)理論、煤儲(chǔ)層綜合彈理論得出煤儲(chǔ)層彈性能平面和垂向分布規(guī)律727]，研究煤層氣藏有效運(yùn)移系統(tǒng)，深化了煤層氣富集成藏理論?；驊?yīng)用表面化學(xué)、彈性力學(xué)、熱動(dòng)力學(xué)、能量守恒原理等，建立吸附氣體膨脹變形的數(shù)學(xué)模型[7475]變形滲透率同步測試裝置[76]測定變形過程中滲透率變化，得出了隨有效應(yīng)力增加，滲透率呈負(fù)指數(shù)減小的變化規(guī)律[77]。omol應(yīng)變?yōu)榱黧w運(yùn)移規(guī)律研究提供了法[78]或基于逾滲理論，探討了油氣運(yùn)聚的優(yōu)勢(shì)路徑形成的動(dòng)力條件，得出了流體運(yùn)移優(yōu)勢(shì)路徑的最優(yōu)影響因素組合7980]，為流體運(yùn)移路徑選擇提供了一種研究方法?；蚶昧严毒W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)行了一系列裂隙中流體運(yùn)移物理模擬實(shí)驗(yàn)，得出了不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體運(yùn)移方向與裂縫寬度、方向的關(guān)系[81]，為流體運(yùn)移方向、有利區(qū)帶的Kozeny-Carman孔滲方程，端面分析維數(shù)、絕對(duì)/相對(duì)粗糙度對(duì)煤層氣運(yùn)移規(guī)律的影響[82-83]，為煤層氣產(chǎn)能水平井分水力壓裂參數(shù)優(yōu)化及效果評(píng)1隨著水平井技術(shù)在煤層氣中利用日趨成熟，水平井分壓裂技術(shù)逐漸以其良在對(duì)水平井壓裂裂縫起裂延伸機(jī)理研究的基礎(chǔ)上，對(duì)比分析了直井、水平井裂縫起裂、延伸特點(diǎn)[84]，得出了水平井壓裂裂縫延伸優(yōu)勢(shì)所在；構(gòu)建了裂縫形態(tài)數(shù)學(xué)模型85-7]，分析了壓裂水平長度、裂縫形態(tài)及裂縫導(dǎo)流能力等對(duì)水平井產(chǎn)能的影響，得出裂縫條數(shù)、縫長及裂縫導(dǎo)流能力是影響產(chǎn)能的主要因素，裂縫間基于復(fù)位勢(shì)及勢(shì)疊加理論[889]，結(jié)合氣體狀態(tài)方程及擬壓力函數(shù)，建立了多裂縫干擾下的產(chǎn)能預(yù)測模型，對(duì)水力壓裂參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化結(jié)果可以為水平井分壓裂多裂縫優(yōu)化研究提供參考；基于遺傳算法[90]，根據(jù)不同儲(chǔ)層屬性特征構(gòu)建了相匹配的壓裂智能優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，采用計(jì)算機(jī)編碼方法替代人工輸入裂縫參數(shù)復(fù)雜方法極大程度上的加速了最優(yōu)解搜索空間，不需人工干預(yù)，提高了壓裂參數(shù)優(yōu)化效率；基于固體力學(xué)和多相滲流理論構(gòu)建了水平井分壓裂裂縫優(yōu)化模型[91]，結(jié)合有限元模擬方法[92-96]分析了水平井單一水力壓裂裂縫條件下裂縫優(yōu)化的影響因素。在對(duì)水平井裂縫優(yōu)化影響因素分析的基礎(chǔ)上，采用數(shù)值模擬方法[97]，研究了裂縫形態(tài)對(duì)水平井改造效果的影響，研究結(jié)果可為分壓裂水平井的施工設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。在水力參數(shù)優(yōu)化的指導(dǎo)下，對(duì)壓裂施工工具，如施工、噴嘴的尺寸和個(gè)數(shù)、噴射排量和時(shí)間等水力噴射壓裂關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)測試[98-100]射孔深度越深，同時(shí)噴嘴磨損程度增加；噴嘴尺寸越大，射孔效果越好；該實(shí)驗(yàn)研究為水力噴砂射孔壓裂工藝中關(guān)鍵參數(shù)的選取提供了重要依據(jù)。2、分水力壓裂效果評(píng)通過模擬不同條件儲(chǔ)層改造后滲透性的大小以及產(chǎn)氣能力，對(duì)儲(chǔ)層改造效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。變化規(guī)律，采用有限元模擬軟件中熱分析模塊，模擬壓裂過流體滲流變化規(guī)存在的主要問國內(nèi)外學(xué)者對(duì)分水力壓裂裂縫的起裂、延伸及水力壓裂工藝參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行1針對(duì)水力壓裂過裂縫延伸規(guī)律，大多都是從測試滲透率變化、數(shù)2、注氮?dú)鈮毫堰^，氮?dú)獾脑瞿茉鐾缸饔脵C(jī)理尚不明本以鶴壁六礦原始地質(zhì)資料、煤礦勘探開發(fā)資料為基礎(chǔ)，充分考慮氣伴注分壓裂前后孔裂隙結(jié)構(gòu)變化，壓裂裂縫擴(kuò)展、延伸規(guī)律，儲(chǔ)層能量變化應(yīng)變加卸載過滲透率變化特征；根據(jù)巖石力學(xué)、彈性力學(xué)等理論，構(gòu)建壓裂過程分布特征；應(yīng)用數(shù)值軟件，構(gòu)建不同裂隙尺度下的裂隙網(wǎng)絡(luò)模型，研究化、壓力梯度變化的數(shù)理模型，探討不同注氮條件下能量變化規(guī)律；根據(jù)分壓裂氮?dú)獍樽?shù)優(yōu)化及效果評(píng)價(jià)研資料，對(duì)分壓裂支撐劑、壓裂液、施工排量、泵注程序等參數(shù)進(jìn)行合理選擇，優(yōu)化出與該礦煤儲(chǔ)層特征相匹配的對(duì)煤儲(chǔ)層較小的參數(shù)優(yōu)化方案；根據(jù)現(xiàn)場裂隙結(jié)構(gòu)變化測試等，構(gòu)建了不同尺度裂隙的裂隙網(wǎng)絡(luò)模型，初步查明了不水平水平井分氮?dú)獍樽毫殃P(guān)鍵增透技術(shù)研究地質(zhì)資現(xiàn)場測煤地工煤氣體等溫吸附置換數(shù)應(yīng)力應(yīng)變滲透率測光掃數(shù)特征研水平井分1-1Fig.1-1Researchtechnique釋放煤層應(yīng)力，是實(shí)現(xiàn)煤層瓦斯消突的重要。要進(jìn)行煤層氣地面開發(fā)，需要鶴壁六礦位于鶴壁煤田東部太行斷隆的東緣，范圍南起張莊向斜軸部，37311煤層800mESSW向，長度約9.5k，寬度約2.7km，面積為18.6k2。227.7（李古道北.3（6873號(hào)鉆孔100.4m丘陵與崗壟，丘陵頂部可見新近系粘土或礫巖層，礦井中南部發(fā)育第四系沖溝坳地和平坦地帶。該礦井構(gòu)造形態(tài)為地層近S，傾向E，傾角038°的單斜構(gòu)造。主要構(gòu)造形跡為軸向近EESEE向小型背向斜相復(fù)合和EE向正斷層經(jīng)采掘和鉆孔控制礦井范圍內(nèi)斷52100m2條，分別為F40、44150100m4條，3050m15條，1030m16條，5~10m15條。另外，尚有落差小于5m的小斷層80余條這些小斷層均為正斷層方向多與主干斷層方向呈銳角或近于平行；成因主要為大斷層的派、次、伴生斷層。形成的區(qū)F40-1150m400m1.5發(fā)育，且呈局部地帶相對(duì)集中，密度大的特點(diǎn)；地層產(chǎn)狀急劇變化處較為發(fā)育，多。總體講，小斷層一般是正斷層，方向多與主干斷層方向呈銳角或近于平84424個(gè)。在褶曲相交的部位形成構(gòu)造盆地或鞍狀構(gòu)造。其中張莊向斜為南部六、八礦分界線延伸長度2800m，向東傾伏的向斜；682-11背斜位于張莊向斜北側(cè)，71-14-82-41800m，71-14-82-4向斜軸部近似呈ES2700m，兩翼產(chǎn)狀基本對(duì)稱，且軸部被F876-10、6F10貫穿；71-15向斜位于中部，軸部近似呈NS向，2850m，向斜兩翼產(chǎn)狀東陡西緩；74-712-15向斜近似平行，兩翼產(chǎn)狀東緩西陡，且背斜軸部西翼小斷層較多；44-31100米，向DFDF15、DF17、DF18、DF19、DF20圍繞。綜合鶴壁六礦地質(zhì)構(gòu)造特征分析，確定構(gòu)造類型為中等構(gòu)造。到目前為270925m2，無水。內(nèi)未發(fā)現(xiàn)巖漿巖。具體鶴壁六礦構(gòu)造綱要圖如圖2-1所示。氣井的產(chǎn)氣量與煤儲(chǔ)層參數(shù)關(guān)；構(gòu)造及水文地質(zhì)特征也會(huì)對(duì)煤層氣的開發(fā)比例尺礦煤推測向斜推比例尺礦煤推測向斜推測背斜斷小斷2-1Fig.2-1StructuralmapofHebiNo.6煤礦區(qū)進(jìn)行煤層氣地面開發(fā)時(shí)，首先需要考慮礦井生產(chǎn)需求。在礦井3-5年的區(qū)域，部署地面煤層氣井，對(duì)瓦斯進(jìn)行采前預(yù)抽，為煤礦后期安全生產(chǎn)提供保障。在采掘工程平面圖上可看出，采動(dòng)影響區(qū)位于上部區(qū)域，在采動(dòng)布置。在采動(dòng)區(qū)一定距離外，3~5年內(nèi)礦井開拓延伸不到的區(qū)域，作為本次有利區(qū)塊優(yōu)選區(qū)，并把有利優(yōu)選區(qū)分為南部、中部及中北部三個(gè)區(qū)域。鶴壁六礦礦2116工作圖例推測背斜推測向斜煤巷道小正斷6Fb邊界ab 含氣2116工作圖例推測背斜推測向斜煤巷道小正斷6Fb邊界ab 含氣量等值2-3 Fig.2-3GascontentdistributiondiagramoffavorableArea 采動(dòng)影響南中北采動(dòng)影響南中北中礦比例尺煤推測向斜推測背斜斷小斷Fig.2-2ExcavationengineeringdeploymentdiagramofNO.6coalmineinHe-2-310~25m3/t，且其南鶴壁二1煤層垂向上煤層具有淺部（南翼淺部90%以上的煤厚點(diǎn)5~7m之間，北翼淺部93%的煤厚點(diǎn)在6~12m之間深部煤層較厚（一般8~14m）的3.45~17.51m8~10m，表現(xiàn)出煤層厚度較大，但變化亦大的特點(diǎn)；南翼煤厚4.65~11.48m，一般6~8m，比北翼小，但煤層厚度變化小。另外，自西向東煤層厚度呈遞增趨勢(shì)變化。因此，鶴壁氣的解吸產(chǎn)出。鶴壁六礦煤儲(chǔ)層滲透率在0.03~0.05mD之間。本煤層在形成后后期構(gòu)造破壞使煤層儲(chǔ)層滲透性變差，滲透率普遍較低。煤體結(jié)構(gòu)的分類方法很多，根據(jù)瓦斯地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)理論，將煤體結(jié)構(gòu)劃分為原生結(jié)構(gòu)煤（I類、碎裂煤（II類、碎粒煤（I類）和糜棱煤（IV類）四種。不同煤體結(jié)構(gòu)煤巖密度、裂縫密度、煤巖強(qiáng)度等的不同表現(xiàn)出不同的測井響應(yīng)。大中子測井值高；自然伽馬低、體積密度低、自然電位低。本節(jié)主要通過測井曲線判識(shí)，并結(jié)合鉆井取芯觀察，把鶴壁六礦煤體結(jié)構(gòu)劃分為原生結(jié)構(gòu)煤、碎裂煤和構(gòu)造煤三類。II類煤為主的局部區(qū)域。2-1。2-1 Tab.2-1Divisioryresultofdifferentstructureabout 煤

井

煤體結(jié)號(hào)號(hào)徑變 命率1686.1- Ⅰ類煤（15%）Ⅱ類煤（65%）Ⅲ、Ⅳ類 的Ⅱ類2 Ⅰ類煤（5%）Ⅱ類煤（73%）含Ⅲ、Ⅳ類 的Ⅱ類3634.4- Ⅰ類煤（13%）Ⅱ類煤（72%）Ⅲ、Ⅳ類 的Ⅱ類4 煤儲(chǔ)層壓力和壓力狀態(tài)是煤層能量大小的重要表現(xiàn)，對(duì)煤層氣解吸產(chǎn)出有重要影響。煤層氣的開采需要足夠的壓力，將氣體從儲(chǔ)層排驅(qū)到井筒中。鶴壁六礦石炭二疊系煤儲(chǔ)層壓力梯度為0.45~0.86P/hm8孔煤儲(chǔ)層原始?jí)毫?.43P0.53P/hm力梯度小于正常的靜水壓力，煤儲(chǔ)層壓力較低，表明煤層的能量較低，需要降低較多的壓力才能使氣體解吸產(chǎn)出，對(duì)煤層氣采收率有一定影響。使煤層的連續(xù)性、完整性破壞。因我國煤儲(chǔ)層滲透率普遍較低，需進(jìn)行儲(chǔ)層從鶴壁六礦地質(zhì)構(gòu)造綱要圖可以看出，鶴壁六礦有利評(píng)價(jià)區(qū)的北、中、6F13、6F14、DF44-3向斜的6F15-16F15-26F7682-11對(duì)簡單，且位于6F7、6F12層之間，該區(qū)域范圍較大，比較適合煤層氣的開發(fā)。1煤有頂板砂巖裂隙含水層，單位涌水量為q＝0.0137~0.219L/s.m，富水性弱~1C3tL80.0123鶴壁六礦煤層氣開發(fā)有利區(qū)的確12-2所示：2-2 Tab.2-2Evaluationsystemofoptimumpositioninfavorable 一 指

備選擇 較 一 較

小較一較大 特 IⅡⅣ 滲透率/ 0.2- 0.2- 0.1- 儲(chǔ)層壓力Mpa5-4-3-地 少較中較多特（

0.1— 2得到不同層次不同評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響程度，并由對(duì)兩級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)分別進(jìn)行打分，然后進(jìn)行分?jǐn)?shù)定量化處理，即可以得到各評(píng)價(jià)因素集的權(quán)重值。根據(jù)統(tǒng)計(jì)原理，建立了各 間的一級(jí)權(quán)重?cái)?shù)學(xué)模型,Mm1,,

設(shè)第i個(gè)因素的指標(biāo)評(píng)價(jià)體系為Riri1,ri2, ,rim，得到構(gòu)建的二級(jí)指標(biāo)權(quán)重 rrr2mrnrrnm 23V=｛好，較好，一般，較差，差uAu 0.9uAu A AA AuAu 2-3所示：2-3 Tab.2-3Comparisontableoffavorable 好較一較差量化值048~10m之間，且5~16m。15~25m3/t0.03~0.05mD較弱，煤體結(jié)構(gòu)以含III、IV類煤的II類煤為主。0.53MPa/hm，煤儲(chǔ)層壓力較低。地質(zhì)構(gòu)造是影響鶴壁六礦煤層氣開發(fā)井型選擇的問題，水文地質(zhì)特征是采掘影響區(qū)以下區(qū)域中北部斷層數(shù)量較少，僅有一條DF66F15-1、6F76F15-2鶴壁六礦二1煤儲(chǔ)層底板直接充水含水層為C3tL8-中等。2-4所示。2-4Tab.2-4Fuzzycomprehensiveevaluationsystemoffavorablearea coalbedmethanedevelopmentofNO.6coalmineinHe- 隸屬關(guān)名權(quán)名名權(quán)名權(quán)區(qū)好較一較差南000煤層厚 中000變00南000中000煤000儲(chǔ)南00 中00特00征南00煤體結(jié)中000000南00儲(chǔ)層壓中00000南000地 斷中000構(gòu)000地南000特 水文地中00000000000.20.1000000.20.1000.180.540 BAR0.80.200.70.30000.660.340

00.50.50 0.45 0.06=0 0 71.21分、71.46分、79.9分。因此，把有利區(qū)中北煤層氣地面開發(fā)首選區(qū)確定后，需要選擇合適的井型進(jìn)行開發(fā)。目前，我國2-5。2-5 Tab.2-5EvaluationsystemofthedetermineaboutWell 井型一級(jí)指確定標(biāo) 好較備選擇一較差7-4-2-

特

煤體結(jié)構(gòu)(u13) I類 滲透率/ 0.2- 0.2- 0.1- 儲(chǔ)層壓力/ 高 較 一 較 瓦斯抽采效果抽采效率高抽采達(dá) 效率中 效率較低效率 容 較 因 影響較有所影影響較 簡中復(fù)鉆 條 容中較難 0.6-0.3-0.1-開發(fā)區(qū)井型的確12-6所示。2-6Tab2-6FuzzycomprehensiveevaluationsystemoftheWelltypebout methanedevelopmentofNO.6coalmineinHe- 名 權(quán) 名 權(quán) 井 較 一 較 特煤安 生鉆條

煤 厚 煤 結(jié)儲(chǔ) 壓 采銜 人 因地 構(gòu) 堅(jiān)固 系

23價(jià)。煤儲(chǔ)層特征評(píng)價(jià)因素集B1、鉆井條件評(píng)價(jià)因素集B2的一級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果如下： B1A1R10.30.10.20.3 000.6350.3450.02 00.75 B2A2R2B2A2R200000 0.5 0= 因此，根據(jù)各等級(jí)所對(duì)應(yīng)百分制量化值表，可得到垂直井、水平井井型的評(píng)79.8875分、77.15分。77.991分、78.945分。穩(wěn)定，煤變質(zhì)程度較高，煤體結(jié)構(gòu)較好，f0.45水平井分壓裂是最近幾年發(fā)展起來的一種新型壓裂技術(shù)壓裂工藝有多種水力噴射壓裂因其工藝相對(duì)簡單、工程風(fēng)險(xiǎn)低而成為目前主要的壓裂技術(shù)。本論文以此壓裂為基礎(chǔ)進(jìn)行研究。煤體結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致裂隙發(fā)育程度、煤巖力學(xué)性質(zhì)等差異，導(dǎo)致壓裂時(shí)裂縫起裂、延伸變化規(guī)律的不同，進(jìn)而引起壓裂泵注程序的不同，最終影響著壓裂效果。要對(duì)壓裂泵注程序進(jìn)行優(yōu)化，首先需查明不同煤體結(jié)構(gòu)下壓裂裂縫起裂、延伸變化規(guī)律?；诖怂枷耄菊率紫冉榻B鶴壁六礦的水平井井身結(jié)構(gòu)及壓裂方式然后在進(jìn)行不同煤體結(jié)構(gòu)煤的應(yīng)力應(yīng)變滲透率實(shí)驗(yàn)，得出不同煤體結(jié)構(gòu)煤裂縫起裂、延伸變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)水平井水力噴射壓裂特點(diǎn)，得出分壓裂水平井裂縫起裂、延伸變化規(guī)律。井井位及井身結(jié)構(gòu)。這部分不是本的重點(diǎn)，在此僅介紹其井身結(jié)構(gòu)。鶴壁六礦共實(shí)施了兩口水平井兩口采用同一種井身結(jié)構(gòu)下面以BS1U三開結(jié)構(gòu)。一開主要是在黃土層鉆進(jìn)，鉆至基巖以下。二開在一開鉆進(jìn)結(jié)束時(shí)開始鉆進(jìn)，鉆至見煤點(diǎn)結(jié)束。然后采用三開繼續(xù)鉆進(jìn)，直至鉆進(jìn)結(jié)束。垂直井采用兩開結(jié)構(gòu)。整個(gè)鉆進(jìn)過全井總進(jìn)尺1315.00m，水平進(jìn)尺583.00m，S13-1所示：3-1HB-S1Fig.3-1HB-S1wellstructure等。這些分壓裂工藝特點(diǎn)如下表3-1所示：表3-1分壓裂工藝技術(shù)特點(diǎn)一覽Table.3-1Thefeatureslistofstagedfracturing分分壓裂工藝類特

征，HB-S1井采用水力噴射與氮?dú)獍樽⑾嘟Y(jié)合的儲(chǔ)層改造工藝，水力噴射是集射1、水平井分壓裂工藝流通洗井。用合適尺寸通井規(guī)通井，并用活性水將井筒干凈組裝水力噴射工具，下入壓裂施工至第一個(gè)設(shè)計(jì)壓裂位置行第二次射孔、壓裂，然后依次按照上述方法完成全部壓裂壓裂施工，最后起2、水平井氮?dú)獍樽⒎謮毫压に囂氐獨(dú)鈮毫雅c傳統(tǒng)水基壓裂相比優(yōu)越性主要表現(xiàn)在①液視粘度高攜砂和懸砂性能好支撐劑在液中的沉降速度與水基液的沉降速度相比較低有較好的攜砂能力，可以有效控制裂縫形態(tài)的發(fā)展，降低壓裂液在多裂縫發(fā)育的煤層中的濾失性。②液濾失系數(shù)低，液體濾失量小。液浸入裂縫壁面的深度一般在12.7m以內(nèi)。③液體含量低，儲(chǔ)層小，特別是對(duì)粘土含量高的水敏性地層可減少粘土膨脹；④摩阻損失小，液摩阻比清水可降低40%～60%⑤壓裂液返排速度快排出程度高氮?dú)鈮毫丫骄?.5天排液完成后開始產(chǎn)氣。而大大地提高入體的返排速度，將入體大量排出地面，這對(duì)于開發(fā)低滲流能力；而氮?dú)鈱儆诙栊詺怏w，僅微溶于地層流體，不會(huì)引起儲(chǔ)層的。研究不同煤體結(jié)構(gòu)不同裂隙發(fā)育程度裂縫起裂、延伸規(guī)律，是指導(dǎo)水力壓裂從而減小了裂縫的有效溝通長度，對(duì)儲(chǔ)層改造產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)。因此，煤體結(jié)構(gòu)對(duì)裂縫延伸的正效應(yīng)與不同裂隙發(fā)育程度的負(fù)效應(yīng)的耦合作用的相互匹配，在水力壓裂過對(duì)儲(chǔ)層改造起著動(dòng)態(tài)的影響作用。不同煤體結(jié)構(gòu)煤樣應(yīng)力-應(yīng)變-規(guī)律的不同。為了查明不同煤體結(jié)構(gòu)、不同裂隙發(fā)育程度的煤在加載過應(yīng)力-11實(shí)驗(yàn)的主要設(shè)備包括RMT-150B巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、試件加工設(shè)備—鉆石機(jī)、mm百分表及百分表架和天平（1000g0.01gFig.3-2TestingsystemofrockmechanicsaboutRMT-2、煤樣及測試方煤樣根據(jù)煤炭工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)MT38-48-87《煤與巖石物理力學(xué)性質(zhì)測定方定要求，并結(jié)合鶴壁六礦煤樣易破碎特點(diǎn)，鶴壁六礦I類、II類煤樣加工成直徑為50mm50mm3-3所示。且鶴壁六礦部分煤體破壞較嚴(yán)鶴壁六礦已有的煤巖性質(zhì)用煤和一定量的水泥混合，在模具里加工成直徑為50mm50mm的圓柱體。圖3-3煤樣實(shí)物Fig.3-3RealproductsdiagramaboutPreparationofcoal3-23-2 Tab.3-2Testingschemeofcoal 圍857855采用圍壓/0.5MPa/s的速度加載至5.00與8.00Mpa0.1MPa/s5.00Mpa時(shí)，加載結(jié)束。在加載過通體注入管路，進(jìn)行氣體（氮?dú)猓┳⑷?，其中進(jìn)口壓力2.202Mpa0.00500mm/s速度繼續(xù)進(jìn)行軸向加70%附近停止。0.00500mm/s速度進(jìn)行卸載，卸載1Mpa左右。（2（3煤是一種復(fù)雜的多孔介質(zhì)，其裂隙是水和煤層氣儲(chǔ)集場所與運(yùn)移通道，（應(yīng)變滲透率的研究較多對(duì)于IIIIV類的研究相對(duì)較少于此類煤樣品較因此本次實(shí)驗(yàn)以型煤來代替進(jìn)行不同條件下的加載實(shí)驗(yàn)，研究其應(yīng)力應(yīng)變過滲透率的變化。I、II類煤應(yīng)力-應(yīng)變-根據(jù)鶴壁六礦的I類II類煤樣制成的煤柱進(jìn)行三軸循環(huán)加卸載試驗(yàn)測試，3-4所示：3-4Fig.3-4PhysicaldiagramofCoalsampleaboutbeforeandafterfracturingofNO.6coalmineinHe-be3-5、3-63-5H49Fig.3-5TrialresultoftriaxialcompressionaboutCoalsampleof3-6H51Fig.3-6TrialresultoftriaxialcompressionaboutCoalsampleof通過圖3-53-649.412~64.823MPa，煤樣產(chǎn)生的軸向最大應(yīng)變范圍為0.0127~0.01854；彈性模量最大變化范圍為4.360~4.956GPa；值前后加卸載過滲透性變化特征不同加卸載路徑下煤樣的孔裂隙演化特征不同滲透性變化特征亦不同。通過對(duì)鶴壁I、II類煤樣H49、H51進(jìn)行分析，其變化規(guī)律大致相似。為了避免重復(fù)性論述，本文以H51煤樣的為例進(jìn)行峰值前后加卸載過3-7所示。 H49煤 H51煤圖3-7峰值前加卸載過應(yīng)力-應(yīng)變-滲透性關(guān)系Fig.3-7Relationshipdiagramofstress-strain-permeabilityduringloadingandunloadingprocessbeforethepeak呈線性形式增加；滲透率呈現(xiàn)先迅速減小，最后緩慢減小。當(dāng)應(yīng)變?cè)黾又?.3410-6μm21.4110-6μm2始加載時(shí)，煤樣應(yīng)變對(duì)應(yīng)力敏感性較強(qiáng)，應(yīng)力的小幅增加，即可產(chǎn)生應(yīng)變，且剛開始的加載階屬于壓實(shí)/彈性變形階煤中原始孔裂隙閉合，導(dǎo)致了滲透率降低當(dāng)應(yīng)力達(dá)到42Pa時(shí)加載過程結(jié)束進(jìn)入卸載階此時(shí)應(yīng)變降低速度與加載過應(yīng)變?cè)黾铀俣冉埔恢拢瑵B透率變化先增加后趨于平穩(wěn)，滲透率增加1.4110-6μm22.5110-6μm2過煤體發(fā)生了彈性變形同時(shí)在局部區(qū)域也存在著不可逆的塑性變形，卸載結(jié)束后，由于應(yīng)變恢復(fù)不到原來的狀態(tài)。因此，卸載后的滲透率要低于原始滲透率。果如圖示H49煤 H51煤圖3-8峰值后加卸載過應(yīng)力-應(yīng)變-滲透性關(guān)系Fig.3-8Relationshipdiagramofstress-strain-permeabilityduringloadingandunloadingprocessafterthepeak從圖3-8可以看出峰值后加載階隨著加載的開始滲透性開始降低當(dāng)0.001960.0087862.410-6μm29.6210-7μm2，達(dá)到最小值。主要是由于彈性變形引起孔裂隙的閉合。隨著加載的繼續(xù)進(jìn)行，滲0.0087860.0126來的9.62×10-7μm2增加至7.07×10-6μm2，此時(shí)加載過程結(jié)束。卸載過程開始初期6.28×10-6μm238.6MPa6.28×10-6μm28.48×10-4μm2，說明峰值后加載階煤巖產(chǎn)生了新的裂縫，卸載后新的裂縫就成為了流體通過對(duì)III類煤樣峰值前后兩次加卸載過程滲透率變化特征的分析可以得滲透性曲線較應(yīng)力應(yīng)變曲線滯后滲透性曲線較應(yīng)力應(yīng)變曲線滯后性明顯說明峰值后的加載過程煤巖的孔裂隙結(jié)構(gòu)在逐漸發(fā)生變化隨著加載應(yīng)力的增加，煤巖開始形成新的裂縫，并在煤巖中擴(kuò)展、延伸，當(dāng)加載結(jié)束時(shí)，由于應(yīng)變改變的滯后性，應(yīng)變會(huì)持續(xù)增加一時(shí)間，然后開始逐漸減小。而滲透率由于新的裂縫產(chǎn)生，導(dǎo)致了煤巖滲透性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于峰值前加卸載過程滲透率。I、IV類煤應(yīng)力-應(yīng)變-鶴壁六礦的III類和IV類煤樣，在里采用機(jī)將煤樣進(jìn)行破碎40~80目的煤粉，放入容器中，然后加入少量水后攪拌均勻，并按后成型為Φ50mm×50mm3-9所示。煤樣 煤樣3-9Fig.3-9Physicaldiagramofthebeforeandafteraboutbriquettecoalsample根據(jù)型煤的應(yīng)力-應(yīng)變-滲透率實(shí)驗(yàn)測試可得到型煤煤樣在應(yīng)力加載過的3-3所示。3-3Tab.3-3Testresultsofpermeabilityvariationduringloadingprocessofbriquette煤密峰值應(yīng)彈性模峰值應(yīng)（/10-9.6610-4~1.1810-7.3210-4~4.1810-7.9610-4~3.8410-8.3510-4~2.6810-3-3.47~16.57P0.03476~0.038157.3210-4~4.1810-3um2在制作過煤體孔裂隙結(jié)構(gòu)已經(jīng)破壞，初始損傷較嚴(yán)重，在加載過，導(dǎo)致滲透率較高，因此，只是反映了煤體的易碎程度。反映不了IIIIVIIIIVYXZRMT-150B巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)作用下，煤樣受到垂向及環(huán)向應(yīng)力的共同施x方向的YXZ3-10Fig.3-10ExtensionfeaturesofCoalseamcracksinexperiment在應(yīng)力應(yīng)變滲透率試驗(yàn)過，由于煤樣受到的剪切應(yīng)力大于煤體內(nèi)聚力，使得裂縫不斷擴(kuò)展和延伸，導(dǎo)致了煤樣滲透率也隨之不斷變化。而應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場的煤層氣井水力壓裂增透技術(shù)，即是利用水的不可壓縮性，在煤層各弱面內(nèi)對(duì)煤壁面進(jìn)行支撐使弱面發(fā)生張開擴(kuò)展和延伸對(duì)煤層形成分割如圖在與裂縫面正交的拉應(yīng)力作用下，裂縫面產(chǎn)生張開位移而形成了一種張開型的裂y方向的位移分量不連續(xù)。而在層理或切割裂縫張開度增大的過，其張開壁面的切向拉應(yīng)力增加。當(dāng)在某位置的切向拉應(yīng)力大于與此相連的次級(jí)弱面的壁面之間的聯(lián)結(jié)力和相應(yīng)切線方向的原始應(yīng)力之和時(shí)，將在該位置處發(fā)生次級(jí)弱面起裂，水在壓力作用下進(jìn)入其中，同樣發(fā)生上一級(jí)弱面所經(jīng)歷的擴(kuò)展延伸過程，依此規(guī)律反復(fù)發(fā)展下去，直至達(dá)到煤分層中的微裂縫，水便達(dá)到對(duì)煤層的逐級(jí)分割作用。這種分割過程一方面通過弱面的張開和擴(kuò)展增加了裂縫等弱面的空間體積，提理或切割裂縫的張開度和導(dǎo)通性；另一方面通過裂縫等弱面的延伸增加了裂縫之間的連通，從而形成一個(gè)相互交織的多裂縫連通網(wǎng)絡(luò)。YYXZ圖3-11現(xiàn)場水力壓裂過煤層裂縫擴(kuò)展特Fig.3-11ExtensionfeaturesofCoalseamcracksduringthehydraulicfracturing④水力壓裂過忽略煤層內(nèi)上下之間的應(yīng)力差及液體的濾失⑤煤層壓裂起裂方向與延伸方向相同，天然裂縫存在基礎(chǔ)上的壓裂起裂方基于上述假設(shè)，裂縫將在拉應(yīng)力最集中處發(fā)生起裂，天然裂隙裂縫不同發(fā)育γγ=-2βHhHhcos

式中：γ為天然裂隙破裂點(diǎn)正應(yīng)力，MPa；h為最小主應(yīng)力，MPa；H為最大主應(yīng)力，MPa；γ為壓裂擴(kuò)展方向與原裂隙長軸夾角。

rSf

儲(chǔ)層孔隙壓力，MPa0。PfthSt

式中：Pft為煤層破裂形成裂縫的極限壓力，MPa；St為煤體抗張強(qiáng)度，MPa當(dāng)Pff=Pft時(shí)，即水力壓裂時(shí)在天然裂隙和未有天然裂隙的地方同時(shí)破裂，此時(shí)可求出極限夾角γ0，從而求出天然裂隙面與最大水平主應(yīng)力的臨界夾角0，即-

2=2

h式中：0為天然裂隙與未有裂隙同時(shí)張開時(shí)天然裂隙面與最大水平主應(yīng)力的臨界不同煤體結(jié)構(gòu)不同裂隙發(fā)育程度煤儲(chǔ)層的煤體結(jié)構(gòu)不同，采用的壓裂工藝技術(shù)有所不同，在壓裂的過，壓裂裂縫裂隙的擴(kuò)展延伸規(guī)律也不盡相同。就目前的壓裂工藝技術(shù)條件而言，壓裂的目的層主要選擇原生結(jié)構(gòu)煤和碎裂煤，有利于煤層氣井壓裂改造的過根據(jù)煤樣應(yīng)力應(yīng)變滲透性測試及不同裂隙發(fā)育程度煤體裂縫起裂擴(kuò)展延伸規(guī)律，探討煤儲(chǔ)層在壓裂的過壓裂裂縫的擴(kuò)展延伸規(guī)律。1、I、II針對(duì)I、II類煤而言，由于原始裂隙發(fā)育程度的差異性，在壓裂的過，壓I、II3-12所示。在天天然裂最大主應(yīng)力方3-12Fig.3-12Developmentoforiginalcrackaboutcoal在壓裂的初期階壓裂液持續(xù)泵入煤儲(chǔ)層，原始裂隙的逐漸升高，當(dāng)原始裂隙中的高于煤儲(chǔ)層的起裂壓力時(shí)煤儲(chǔ)層的原始裂隙在的作用下開始起裂延伸。裂縫延伸后，由于裂縫體積空間變大，裂縫中的降低，此時(shí)裂縫在的作用下，繼續(xù)延伸，但裂縫延伸的方向以原始裂隙的方向?yàn)橹?，即溝通煤?chǔ)層中的原始裂隙，形成初始階的壓裂裂縫，如圖313所示。由于煤儲(chǔ)層的起裂壓力相對(duì)較低，且原始裂隙發(fā)育的數(shù)量與壓裂形成的裂縫相比，數(shù)量相對(duì)較少，因此，壓裂前期階的持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短。天天然裂最大主應(yīng)力方圖3-13煤儲(chǔ)層原始裂隙發(fā)育時(shí)壓裂初始階的裂縫延伸方Fig.3-13FracturingcrackextensiondirectionoftheinitialstagewhentheDevelopmentoforiginalcrackaboutcoalreservoir3-14所示，由于煤儲(chǔ)層中未發(fā)育原始裂隙的區(qū)域相對(duì)較多，因此，后后期階裂縫延伸方天然裂初始階裂縫延伸方圖3-14煤儲(chǔ)層原始裂隙發(fā)育時(shí)壓裂后期階的裂縫延伸方Fig.3-14Fracturingcrackextensiondirectionofthelatestagewhenthedevelopmentoforiginalcrackaboutcoalreservoir提高煤儲(chǔ)層的滲透率，有利于煤層氣井后期的排采，促進(jìn)煤層氣較大范圍內(nèi)的解I、II響，最終形成的煤的原始裂隙發(fā)育程度不同。對(duì)于原始裂隙不發(fā)育的I、II類煤，其裂隙發(fā)育狀況如圖3-15所示，據(jù)此分析在壓裂不同階的裂縫延伸擴(kuò)展規(guī)律。天天然裂最大主應(yīng)力方3-15Fig.3-15Nodevelopmentoforiginalcrackaboutcoal對(duì)于原始裂隙不發(fā)育的煤儲(chǔ)層，在壓裂的過，由于煤儲(chǔ)層的原始裂隙不在整個(gè)壓裂改造的過，當(dāng)井底壓裂液的靜壓力高于原始裂隙的起裂壓力時(shí)，縫的延伸以最大主應(yīng)力方向?yàn)橹鳌Ｍ瑫r(shí)，在壓裂的過，當(dāng)形成的壓裂裂縫遇3-16所示。復(fù)雜的網(wǎng)狀裂縫系統(tǒng)，能有效增加煤儲(chǔ)層的導(dǎo)流能力，便于提高煤后后期壓裂裂縫延伸方天然裂初始?jí)毫蚜芽p延伸方最大主應(yīng)力方3-16Fig.3-16Extendingoutspreaddiagramofcrackwhenoriginalcrackofcoalreservoirnotdevelopment2、III、IV的勘探開發(fā)過，對(duì)于煤體結(jié)構(gòu)較破碎的III、IV類煤，利用水力壓裂工藝對(duì)煤儲(chǔ)層進(jìn)行改造的相對(duì)很少。因此，不討論III、IV類煤進(jìn)行水力壓裂時(shí)的裂縫擴(kuò)展容易流體容易產(chǎn)生滲流導(dǎo)致滲透率較高僅反映了煤體的易碎程度反映不了ⅢⅣ類煤真實(shí)狀態(tài)下的滲透率。從側(cè)面也反映了IIIIV類煤水力壓裂的局限性：根據(jù)巖石力學(xué)、彈性力學(xué)等力學(xué)理論，探討了不同煤體結(jié)構(gòu)、不同裂隙發(fā)育程度組合條件下的壓裂裂縫擴(kuò)展延伸規(guī)律，得出：I、I類煤原始裂隙發(fā)育時(shí)，裂縫延伸分為裂縫延伸初期、后期兩個(gè)階延伸前期階延伸方向以原始裂隙方向?yàn)橹鳎掷m(xù)時(shí)間相對(duì)較短；延伸后期階裂縫的起裂將在煤儲(chǔ)層中無裂隙的區(qū)域，以最大主應(yīng)力方向延伸為主，且持續(xù)時(shí)間較長。I、I類煤原始裂隙不發(fā)育時(shí)，壓裂一開始即形成新的壓裂裂縫，裂縫的延伸以最大主應(yīng)力方向?yàn)橹鳌Ｅc此同時(shí)，在裂縫延伸的過，遇到原始裂隙時(shí)，與其溝通，最終在煤儲(chǔ)層中形成復(fù)雜的網(wǎng)狀裂縫系統(tǒng)。水力壓裂是煤儲(chǔ)層改造最直接、最有效的增產(chǎn)方法。在煤層氣勘探開發(fā)歷程中，活性水壓裂作為我國最成壓裂技術(shù)廣泛應(yīng)用于煤層氣開發(fā)中。我國煤儲(chǔ)層地質(zhì)賦存條件比較復(fù)雜，尤其在地質(zhì)構(gòu)造錯(cuò)綜復(fù)雜、煤體結(jié)構(gòu)分布不均、裂隙連通性較差的地區(qū)，采用單一的活性水壓裂進(jìn)行儲(chǔ)層改造，可能會(huì)導(dǎo)致效果不甚理想，甚至有可能造成壓裂失敗。采用氮?dú)獍樽⒒钚运畨毫?，?duì)煤儲(chǔ)層地質(zhì)條件當(dāng)?shù)獨(dú)膺M(jìn)入煤儲(chǔ)層中，不僅增加了儲(chǔ)層流體壓力，進(jìn)而提高了儲(chǔ)層能量；同時(shí)氮?dú)饪梢赃M(jìn)入活性水達(dá)不到的孔裂隙通道，有效增加了孔裂隙通道的長度，并提高了流體在孔裂隙系統(tǒng)中的運(yùn)移速度，從而提高了煤儲(chǔ)層的滲透性，因此，研究注氮?dú)鈱?duì)煤儲(chǔ)層增能增透機(jī)理對(duì)儲(chǔ)層改造效果具有重要的指導(dǎo)意義?；诖?，本章通過測試、構(gòu)建數(shù)學(xué)模型和數(shù)值模擬等方法研究了鶴壁六礦煤儲(chǔ)層孔裂隙結(jié)構(gòu)特征，模擬煤體中不同尺度裂隙的分布情況以及滲流特征，查明了注氮?dú)鈱?duì)煤儲(chǔ)層增能增透機(jī)理。煤是一種多級(jí)多孔儲(chǔ)氣空間介質(zhì)，煤中甲烷主要是以吸附狀態(tài)在煤孔隙75nm的孔隙作為滲流孔75nm的孔隙作為吸附孔隙。1煤儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)測試大多采用的是壓法或低溫液氮吸附法。本文采用常用的孔隙測試方法-低溫液氮吸附法。實(shí)驗(yàn)測試煤樣來自鶴壁六礦，煤樣粒徑60-80ASAP2020比表面積及孔徑分布測量儀，4-1所示。4-1Fig.4-1Specificsurfaceareaandporesizedistributionmeasurement24-1所示：4-11 Tab.4-1CryogenicnitrogenadsorptiondataofHebiTWO1 BET比表面

>10010-100 <10>10010-100 <10>10010-100 <10>10010-100 <10 礦>10010-100<10>10010-100<104-10.006155ET1.3371m2/g21.96%，15.4%小孔次之，大中孔最少。說明了鶴壁六礦煤中甲烷主要是以吸附態(tài)存在于微孔孔隙中，且各孔徑比例差異較明顯，大中孔較少，導(dǎo)致了煤層氣運(yùn)移阻力加大，不方式提供一定的指導(dǎo)意義。低溫液氮吸附實(shí)驗(yàn)測試的吸附-4-2所4-2鶴壁六礦煤樣吸附-Fig.4-2CurveofadsorptionandstripofcoalsampleofNO.6coalmineinHe-快速上升，然后平穩(wěn)上升，最后快速上升趨勢(shì)。當(dāng)相對(duì)壓力p/p0小于0.2時(shí)，吸附p/p00.2~0.8時(shí)，吸附呈近似線性增加，增加幅度較小，說明此時(shí)微孔的吸附p/p00.8力開始減小，脫附量呈現(xiàn)指數(shù)形式下降，且逐漸遠(yuǎn)離吸附曲線，下降幅度劇烈，說明吸附在大中孔隙中的氮?dú)庾钕劝l(fā)生脫附現(xiàn)象，而且由于孔徑相對(duì)較大，氮?dú)夂苋菀自谳^小的壓差動(dòng)當(dāng)相對(duì)壓力p/p0在0.50.8時(shí)脫附量基本保持不變而且，從吸附曲線與脫附曲線的走勢(shì)，不難發(fā)現(xiàn)，脫附曲線是逐漸遠(yuǎn)離吸附曲線，在相對(duì)壓力p/p0為0.5時(shí)，吸附曲線與脫附曲線最遠(yuǎn)，說明脫附比較而且當(dāng)相對(duì)壓力p/p00.10.12m3/g，脫附曲線趨于平緩，脫附量基本保持不變。綜上所述，說明鶴壁六礦煤樣的微孔占有較大比例，且煤中孔隙連通性較差。煤儲(chǔ)層裂隙是流體產(chǎn)生滲流的主要通道。在地質(zhì)歷史演化過，煤層經(jīng)歷了抬升、沉降、剝蝕等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使得煤層受到不同方向上的構(gòu)造應(yīng)力作用，導(dǎo)不僅分布著肉眼可識(shí)別的毫米級(jí)裂隙，同時(shí)存在著微米級(jí)和納米級(jí)等微裂隙，是肉眼觀測不到的。因此，查清不同尺度的裂隙結(jié)構(gòu)特征，對(duì)研究煤層氣滲流規(guī)律具有重要的理論意義。1用裂隙的長度、高度、寬度、裂隙表面形態(tài)、裂隙組合樣式以及次生礦化及充填狀態(tài)等來刻畫。微觀裂隙由于用肉眼無法進(jìn)行觀測，因此，需要借助光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀測。及成煤后所受應(yīng)力不同，也會(huì)導(dǎo)致裂隙發(fā)育程度的不同。本節(jié)主要是通過井下觀2L試-001、SQ-2等多個(gè)鉆井取芯，對(duì)煤樣進(jìn)行裂隙觀察和統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，煤層二1煤層以塊狀-柱狀、粉狀互層出現(xiàn)，粉狀煤芯中肉眼無法看到裂隙發(fā)育情況，塊狀～2~4條/5cm，裂隙無充填，裂隙張開度1煤層煤芯上部呈碎塊狀、柱狀，外生裂隙不發(fā)育，內(nèi)生裂隙較為發(fā)育，密4~13條/5cm，下部均呈粉沫狀、粒狀，肉眼無法看到裂隙發(fā)育情況。4-2。4-2Tab.4-2DescriptionofstructureofCoalbedmethanewellcoreand macrolithotypeof 井煤巖類分層厚煤樣狀外生裂 內(nèi)生裂2條/5 12條/5 2條/58條/5SQ1碎11條/510條/5碎13條/5L試1 碎碎4條/5柱13條/52條/58條/5SQ210條/5碎碎HL參-碎碎4-34-3 Tab.4-3Characteristicsofcoalandrockofthemicroscopiccoal 采 煤地 成

鏡

平均=1.60寬度測量值：0.5均=0.43

134.32平均89.64

1.43.3、2.12.3、2.1條/um平均：2.25條/

隙大都未被通性較差、裂隙不發(fā)育暗 寬度測量值：0.230.25，平均=0.24

性差、無充4-31煤層中顯微裂隙特征a鏡煤；b亮煤；cFig.4-3MicroscopicfracturefeaturesofTWO1coal4-34-312.25條/mm1.60μm且裂隙大都未被充填或有少量充填；亮煤中裂隙發(fā)育明顯比鏡煤差，一般只89.64μm0.51m組，其總體特征形態(tài)彎曲、連通性差，幾乎無充填。8~33條/5cm2條/5cm。從顯微裂隙寬度、長度和密度對(duì)鶴壁六礦不同煤巖成分進(jìn)行裂隙描述，得出鏡煤裂隙連通性較好，亮煤差，暗煤連通性蒙特卡羅（MonteCarlo）17世紀(jì)時(shí)已經(jīng)雛形，2040年代提出來。因?yàn)楫?dāng)時(shí)采用的思想是對(duì)具有隨機(jī)事件進(jìn)行直接annE.FermiS.N.Metropolis等數(shù)學(xué)家在蒙特卡羅方法雛形的基礎(chǔ)上，通過對(duì)隨機(jī)現(xiàn)象進(jìn)行直有隨機(jī)性質(zhì)的問題，按照隨機(jī)性質(zhì)問題解決，這種轉(zhuǎn)化過程就顯得特別重要，轉(zhuǎn)定性與隨機(jī)性的交叉性質(zhì)的問題時(shí)，會(huì)遇到許多本質(zhì)上的，這也是這個(gè)階仿真方法的崛起，使得蒙特卡羅方法進(jìn)入到迅速發(fā)展的階的適應(yīng)性，問題的幾何形狀的復(fù)雜程度對(duì)其影響不大，能快速求解復(fù)雜實(shí)際問題的近似解。通過編制計(jì)算機(jī)程序語言進(jìn)行巖體產(chǎn)狀參數(shù)的統(tǒng)計(jì)隨機(jī)分布1本文通過軟件編程，構(gòu)建不同裂隙尺度網(wǎng)絡(luò)模型，并對(duì)煤體中裂隙然后以蒙特卡羅隨機(jī)理論為基礎(chǔ)，采用數(shù)值編寫計(jì)算機(jī)語言，對(duì)絡(luò)中的幾何位置關(guān)系，借助于編制計(jì)算機(jī)語言，將孤立裂隙剔除。及二定滲流數(shù)學(xué)原理，構(gòu)建二定滲流的水頭邊界條件下的滲透率計(jì)算算法，并通過編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)剔除孤立裂隙后的裂隙網(wǎng)絡(luò)模型的計(jì)算。2樣品本次鶴壁六礦的煤樣破碎成小塊后拋光制成近似3cm×3cm×2cm的4-4。 4-4部分制作的煤樣Fig.4-4Partsoftheproductionof裂隙模擬時(shí)用到的幾何參數(shù)主要有密度、，跡長與張開度等。首先需對(duì)生符合其它分布的隨機(jī)數(shù)。本次采用線性同余的方法生成[0,1]bnabn1cmodM

bn,nN

式中：M為模數(shù)，modM為表示對(duì)模數(shù)取余值；a為乘子；c為增量；b0為初值；rn為區(qū)間[0,1]均勻分布隨機(jī)數(shù)。當(dāng)產(chǎn)生了均勻分布的隨機(jī)數(shù)，繼而可以產(chǎn)生其它分布的隨機(jī)數(shù)，例如：xxx

2ln(rand)cos(2rand①裂隙網(wǎng)絡(luò)的生成域由裂隙長度確定。例如：裂隙平均長度為l，則裂隙的生成域尺寸為6l6l。（x，y，度為（定義為自x軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到裂隙的角度，則裂隙的端點(diǎn)坐標(biāo)為：

y

y0y

NS或N

SS

式中：N表示裂隙的面密度；S為生成域的面積；s為裂隙的長度；d為裂隙間距的平均值。剔除這些孤立裂隙。剔除的方法是賦零法。具體方法為：運(yùn)用軟件求出一交點(diǎn)矩陣之中，不相交或交點(diǎn)在邊界延長線，則在交點(diǎn)矩陣的相應(yīng)位置賦零，4新的總交點(diǎn)矩陣，通過判斷裂隙交點(diǎn)的個(gè)數(shù)將不符合要求的裂隙剔除。計(jì)算矩陣方程式分析裂隙網(wǎng)絡(luò)中水的滲流。國內(nèi)學(xué)者仵彥卿曾推出二定滲ATATHATATHA ATHATATHA

TATHA 式中：A1、A2、A3為銜接矩陣，T為對(duì)角矩陣，H1-內(nèi)節(jié)點(diǎn)水頭矢量，m；H2-模型型左右邊界交點(diǎn)流量值，流入為正值，流出為負(fù)值，m3。HD1式中：DATAT，D1為D的逆矩陣；

TH

求出H1后帶入公式（4-3）TTTT

10mm×10mmVHQHVHQH

k

式中：η為水的動(dòng)力粘滯性系數(shù)；ρ為水的密度；g為重力加速度，k孔裂隙網(wǎng)絡(luò)越復(fù)雜，流體運(yùn)移阻力越大，在流動(dòng)中能量損失越多，不利于后期流體向井筒附近運(yùn)移。因此，構(gòu)建不同尺度孔裂隙網(wǎng)絡(luò)，不僅能夠?qū)琢严毒W(wǎng)絡(luò)有更清晰的認(rèn)識(shí)，而且能夠優(yōu)化出流體的最佳運(yùn)移路徑，為流體的運(yùn)移規(guī)律提供了新的思路。14-4。4-4 Table.4-4Geometricparametersof 分密均均 均 標(biāo)12的中心點(diǎn)服從均勻分布，跡長服從正態(tài)分布，服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，張開度服4-43.315mm20mm×20mm，由公式（4-2）可得每組的裂隙條數(shù)為40條，通過編寫4-44-5。86420 - - - - 4-5Fig.4-5Millimeterfracturenetwork4-5裂隙的剔除，剔除后的裂隙網(wǎng)絡(luò)將有效裂隙的交點(diǎn)按相連即可求得水在裂隙4-6。 4-6Fig.4-6SeepageflowingModel級(jí)裂隙中對(duì)滲透率的主要貢獻(xiàn)參數(shù)，需要在其他參數(shù)保持不變的情況下，改變一4-7。04-7Fig.4-7Relationshipsbetweenmillimetercrackdensityand4-5。4-5Table.4-5Calculationresultsaboutpermeabilityunderdifferentcrack滲透率4.3157×10-3.09/4.3749×10-4.5473×10-4.7433×10-4.7616×10-4.7649×10-為了得出裂隙寬度對(duì)滲透率值的影響，其他參數(shù)相同情況下，忽略裂隙寬度4-8。4-8Fig.4-8Relationshipsbetweenmillimeterfracturewidthand2由于煤樣中微米級(jí)裂隙的觀測統(tǒng)計(jì)相對(duì)較，本文中對(duì)于微米級(jí)裂隙的統(tǒng)4-6。4-6 Table.4-6Geometricparametersof 分 密角均均 均 標(biāo)12裂隙的中心點(diǎn)服從均勻分布，跡長服從正態(tài)分布，服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布；4-669.2um數(shù)為128條，通過編寫程序，結(jié)合表4-6參數(shù)，得出煤樣的裂隙網(wǎng)絡(luò)模4-9。0 - - - 4-9Fig.4-9ModelDiagramofMicronsca