国家自然科学基金(51225404)
- 作品数：7 被引量：74H指数：6
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- 煤体在不同层理方位Ⅰ型断裂特征试验研究被引量：8
- 2017年
- 通过Ⅰ型断裂试验、3D形貌扫描技术,对沁水煤田15#煤的3种不同层理方位条件下Ⅰ型断裂特性、断裂面形貌特征以及层理、内生裂隙等影响下I型裂纹扩展规律进行了分析研究;并通过水压致裂试验,验证了约45°天然裂隙面对水力裂缝扩展的影响。结果表明:沿平行层理方位煤岩的断裂韧度KIC、断裂面面积、线粗糙度在3种方位中最低;在正交及垂直层理方位断裂时,煤岩体中裂纹扩展的有效路径更长,更有利于连通较多的孔裂隙,进而有利于改善煤层渗透性。同时,在该煤岩I型断裂试验中,在内生裂隙影响下裂纹扩展路径在正交层理方位的波动偏转角度最大,近似达30°;在该含天然裂隙煤岩水压致裂试验中,水力裂缝贯穿45°天然裂隙面扩展,沿垂直层理方位压裂后,裂面面积比其投影面积增大约0.3倍。结论对煤层气压裂增透工程具有一定指导意义。
- 武鹏飞梁卫国曹孟涛杨健峰黎力
- 关键词：形貌特征渗透性
- 大尺寸煤岩组合体水力裂缝越界形成缝网机理及试验研究被引量：14
- 2018年
- 为了实现煤层气资源高效开采,针对我国煤层气储层"高储、低渗、成缝困难"的赋存特征,通过对裂纹尖端能量释放率、裂纹尖端应力场屈服区域数值分析以及煤岩组合体越界压裂试验,对煤岩组合体水压致裂过程中缝网形成机理及裂纹扩展特征进行研究。结果表明:同等应力条件下,煤体裂纹尖端塑性屈服区域明显大于砂质泥岩;裂纹在砂质泥岩中起裂瞬间释放的应变能可在煤体中产生约10.69~25.53倍当量裂纹面积或长度,有利于裂缝的延伸及多裂缝结构形成;通过数值分析可知,在达到近似临界煤岩拉破坏值时,砂质泥岩裂缝尖端在XX方位的最大集中应力值(7.05×10~5)约为煤体(1.98×10~5)的3.56倍;裂纹从坚硬砂质泥岩到软煤扩展试验过程中,形成了明显的复杂缝网结构;水力裂缝从覆岩到煤扩展过程中,在煤岩界面影响下出现贯穿、转向或偏转等现象,裂纹的转向或偏转导致裂纹形态复杂,有利于缝网结构的形成。
- 武鹏飞梁卫国廉浩杰姜玉龙姜玉龙耿毅德
- 关键词：水压致裂
- 盐岩水平溶腔储库可用性的数值模拟研究被引量：7
- 2013年
- 我国盐矿具有多夹层、单层薄的特点。目前国内外盐岩溶腔研究主要集中在垂直溶腔上,这类溶腔往往穿过夹层,引起层状盐岩层内多重剪切破坏,不利于溶腔的稳定。水平溶腔,垂直高度小,不穿过夹层,将是一个较好的选择。通过FLAC3D数值模拟软件,基于某盐矿地质条件,对圆形截面水平溶腔和倒梯形截面水平溶腔分别按照不同的尺寸进行了稳定性分析对比,分析了溶腔在建腔完成之后以及周期注采情况下运营30 a后的最小扩容破坏安全系数和体积收缩率。结果表明,圆形截面更适合于水平溶腔,倒梯形水平溶腔最优尺寸为36∶24∶12,圆形截面最优尺寸为直径30m。
- 孟涛梁卫国代进州
- 关键词：盐岩蠕变
- 不同温压条件下油页岩孔裂隙结构演化试验研究被引量：10
- 2018年
- 为了研究进入热解状态后不同温度和压力条件对油页岩热解特性的影响,对φ7 mm×14 mm的油页岩试件进行300℃~600℃和5~15 MPa不同温压条件下且时长为12 h的热解反应试验,并综合利用显微CT、压汞和SEM试验进行精细化表征,以研究孔裂隙结构的演化特征及其规律。研究结果表明:温度是改变油页岩孔裂隙结构的最重要因素,随着温度的升高,热解破裂作用增强,尤以300℃~500℃的增幅最为明显,总孔容和孔隙率不断增大,孔径分布由小孔为主向中孔和小孔共同发育为主转变,高温作用下产生了不同尺度的裂缝,且裂缝数量逐渐增多,600℃下大裂缝的面积裂缝密度是300℃的8.1倍。外部压力的增长在一定程度上与热应力的作用共同促进了原有及新生孔裂隙团及通道的膨胀破裂,使得总孔容和裂缝数量均有所增加,在15MPa下孔隙率和面积裂缝密度均达到最大值,最大孔隙率是600℃且15MPa下的51.6%。油页岩的热解破裂作用同时受到矿物颗粒膨胀产生的热应力和干酪根的热解作用的共同影响,温度和压力的耦合作用加剧了油页岩的热解破裂程度,共同促进了孔裂隙的产生、扩展和发育。
- 耿毅德梁卫国刘剑刘剑康志勤武鹏飞
- 关键词：岩石力学油页岩
- 超临界CO_2压裂下煤岩体裂缝扩展规律试验研究被引量：12
- 2019年
- 为了掌握超临界CO_2(简称SC-CO_2)压裂煤岩体的起裂及裂缝扩展规律,采用TCHSFM-I型大尺寸真三轴压裂渗流模拟装置进行试验,同时采集压裂孔内压力和表面裂缝数据并结合理论分析。结果表明:超临界CO_2压裂煤岩的压力时间曲线可分为4个阶段:空腔充填阶段、孔隙增压阶段、相变增压阶段和破坏失稳阶段;其中煤和砂质泥岩起裂压力分别为12.32、19.63 MPa;煤Biot系数0.91、脆性系数16.95%、弹性模量3.48 GPa,产生平行层理的水平裂缝;砂质泥岩Biot系数0.69、脆性系数47.53%、弹性模量10.52 GPa,产生垂直层理的贯通性复杂裂缝。可见SC-CO_2压裂下煤岩裂缝起裂扩展集中于破坏失稳阶段,起裂压力较小且为水力压裂的65%～70%,煤相比于砂质泥岩,由于其层理等弱面发育、Biot系数大、弹性模量低、脆性系数小,未产生贯通性的复杂裂缝。
- 王磊王磊
- 关键词：超临界CO2压裂起裂压力
- 高温及三轴应力条件下抚顺油页岩渗透规律试验研究被引量：6
- 2019年
- 利用自主研发的WYF-I型高温高压热解反应装置及基于岩芯柱脉冲衰减法研制的Smart perm Ⅲ型气体渗透率测量仪,对抚顺西露天矿油页岩试件进行20～600℃范围内的热解试验,研究不同热解温度和应力条件下的油页岩渗透率变化规律。试验结果表明,油页岩热解过程呈明显阶段性变化。第一阶段:20～300℃,油页岩失重率和孔隙率变化较小,渗透率随热解温度变化不明显,体积应力对渗透率影响较小。第二阶段:300～400℃,油页岩失重率和孔隙率迅速增加,试件渗透率增加了24.3～92.4倍;体积应力对渗透率影响明显,当体积应力由13MPa增加至39MPa后,孔隙压力1MPa下的渗透率降低了22.23%.第三阶段:400～600℃,失重率和孔隙率进一步增加,但增速减缓,温度对渗透率影响减弱,400℃增加至600℃时油页岩渗透率仅增加了1.69～2.49倍;体积应力对渗透率影响增强,体积应力增加导致渗透率下降了32.84%～41.79%.研究结果对原位热解开采油页岩时热解温度的合理选取有一定的参考价值。
- 耿毅德梁卫国刘剑刘剑武鹏飞
- 关键词：油页岩渗透率热解孔隙率
- 煤体黏聚裂纹本构方程研究及其在压裂工程中的应用
- 煤层气作为一种重要的清洁能源,近年来得到了广泛的关注,水力压裂是提高煤层气采收率的主要技术手段,煤层中水力压裂裂纹扩展行为将直接影响到煤层气的开采效果,因而需要对煤的断裂行为进行深入研究.线弹性断裂力学作为一种十分成功的...
- 杨健锋
- 关键词：煤层气水力压裂数值模拟
- 基于显微CT技术的不同温度下油页岩孔隙结构三维逾渗规律研究被引量：18
- 2014年
- 基于高精度显微CT技术，采用多孔介质三维逾渗理论，计算不同温度下油页岩试件（φ0.82 mm×7 mm）真实三维数字 CT岩芯的逾渗概率。逾渗概率的大小实质上反映多孔介质内部最大连通孔隙团的分布程度，可对多孔介质的连通性进行直观、准确地判定，避免因为统计对渗透性无贡献的“小级别死端孔隙”而造成对多孔介质渗透性优劣的误判。当温度达到300℃～400℃，油页岩孔隙率为8%～12%时，逾渗概率开始快速增长，最大孔隙团已完全连通三维数字CT岩芯的上、下两端，证明油页岩内部发生逾渗转变，逾渗阈值应处于8%～12%范围内。研究表明：随着温度的上升，当油页岩孔隙率低于8%时，孔隙连通团的连通性很差，相互隔离，导致流体难于渗透；而当孔隙率高于12%时，孔隙连通团的连通性很好，渗流通道变得十分通畅，更易于油气的产出和高温流体的注入。该较低的逾渗阈值范围大大降低了油页岩开发、利用的难度，为实现大规模油页岩原位注热开发提供有力的技术支撑。
- 康志勤王玮赵阳升梁卫国杨栋赵静赵东
- 关键词：岩石力学油页岩逾渗阈值
