煤体脉动压裂微观结构损伤与增透机制9787564656706

第1章 绪论

1.1 背景与意义

1.2 低渗煤层水力化增透措施

1.3 水分影响瓦斯解吸规律

1.4 水锁效应及解锁方法

1.5 高压钻孔密封材料与技术

参考文献

第2章 脉动波作用煤体微观孔隙损伤特性

2.1 脉动波的产生与作用机制

2.2 煤体孔隙分类

2.3 脉动波作用煤微观孔隙特性实验

2.4 脉动波作用煤微观孔隙特性变化规律

2.5 不同煤种煤样孔径分布变化规律

2.6 扫描电镜图片的煤孔隙特性变化定性分析

2.7 本章小结

参考文献

第3章 脉动压裂煤中瓦斯解吸特性

3.1 脉动水力压裂影响煤中瓦斯解吸实验系统

3.2 实验方案设计

3.3 脉动水力压裂过程瓦斯置换-驱替特性

3.4 脉动水力压裂后期瓦斯自然解吸特性

3.5 脉动水力压裂对瓦斯解吸综合作用效果分析

3.6 不同煤种瓦斯综合解吸效果

3.7 本章小结

参考文献

第4章 脉动压裂瓦斯扩散动力学特性

4.1 瓦斯扩散机理分析

4.2 瓦斯扩散动力学模型及拟合分析

4.3 脉动压裂对瓦斯扩散动力学特性的影响

4.4 不同煤种条件下脉动压裂瓦斯扩散特性

4.5 本章小结

参考文献

第5章 脉动压裂液滞留效应及解除机制

5.1 滞留效应机理及解除方法的选择

5.2 基于表面活性剂的清洁压裂液性能实验研究

5.3 清洁压裂液解除滞留效应评价分析

5.4 本章小结

参考文献

第6章 煤中矿物吸湿膨胀影响渗透率动态演化规律

6.1 理论模型

6.2 验证模型正确性

6.3 数值模拟

6.4 本章小结

参考文献

第7章 高压钻孔密封失效机制与增效方法

7.1 钻孔密封原理

7.2 钻孔周围裂隙分布状态研究

7.3 抽采钻孔漏气分析

7.4 钻孔密封关键问题

7.5 钻孔密封材料增效方法

7.6 本章小结

参考文献

第8章 基于延迟膨胀剂的高压钻孔密封材料研发

8.1 延迟膨胀对水泥基密封材料力学性能的影响

8.2 延迟膨胀对水泥基密封材料微观孔隙的影响

8.3 延迟膨胀对密封材料孔隙连通性的影响

8.4 本章小结

参考文献

第9章 煤层脉动压裂工程应用

9.1 脉动水力压裂设备

9.2 工作面概况

9.3 脉动水力压裂技术优化

9.4 压裂钻孔间距的微震测定方法

9.5 脉动水力压裂现场实施

9.6 工业性试验效果考察及分析

9.7 本章小结

参考文献

第1章绪论

1.1背景与意义

能源作为社会经济综合发展的重要力量，也是现代社会各领域运转的必要条件。煤炭作为我国能源产业的重要支柱,长期以来在我国能源生产和消费中占有较大比重，在社会和经济发展中有着重要的战略意义[1-2]。经过70多年的发展,我国煤炭产业市场呈现良好态势，煤矿安全生产状况不断提高,生产力水平也大幅提高[3]。但是,随着国民经济的迅猛发展，整体经济建设步伐加快，对能源消耗的需求也逐步增加，能源需求压力逐步增大。煤层气作为近一二十年被人类大量开发利用的新型能源,其储量大、洁净的优势使得煤层气资源更受人类青睐。国家能源局下发的《煤层气产业政策》中明确提出在煤炭远景区要优先进行煤层气地面开发,同时文件中反映出要清理煤层气产业制度障碍,将煤层气产业发展作为重要的新兴能源产业。自然资源部发布的《全国石油天然气资源勘查开采情况通报(2018年度)》中指出，我国新增煤层气探明地质储量147.08亿立方米,同比增长40.3%,地面开发的煤层气产量51.5亿立方米，同比增长9.5%,煤层气资源开发逐步加速。

随着矿山开采深度和强度的不断加大，井下瓦斯灾害问题严重,由于瓦斯事故破坏性强,煤矿井下瓦斯防治问题仍然严峻。随着我国对煤矿安全生产的重视，煤矿瓦斯事故起数和瓦斯事故死亡人数逐年减少，但是瓦斯事故起数和死亡人数在煤矿事故中的占比仍然很大，并呈现逐年增加状态，2016年瓦斯事故死亡人数占煤矿事故总死亡人数的40.08%，如图1-1所示。同时，煤层气赋存具有微孔隙、低渗透、高吸附的特征,煤层透气性差，导致煤层气开采困难，严重影响煤层气的抽采利用率[67]。近几年的工程应用发现,由于我国煤层微孔隙性、低渗透率和高吸附性特性明显，传统水力压裂时形成的煤体裂缝较为简单，得不到理想的压裂效果。

……

本书主要针对我国深部煤层微孔隙、低渗透率、高吸附性的特征，导致瓦斯抽采困难、抽采效果不佳等问题，系统阐述了煤体脉动压裂微细观结构损伤及增透机制。本书揭示了脉动压裂作用下煤体微细观孔隙损伤特性、瓦斯解吸及扩散动力学特性、煤体液相滞留效应及解除机制，阐明了煤中矿物吸湿膨胀影响渗透率动态演化规律、高压钻孔密封失效机制及增效方法，研发了解除液相滞留效应的清洁压裂液、基于延迟膨胀的高压钻孔密封材料，从脉动压裂技术参量、压裂液性能及高压钻孔密封材料的角度，优化了脉动水力压裂技术，为深部高瓦斯低渗透煤层的二次强化增透和瓦斯的持续高效抽采提供了可靠的理论和技术支撑。