低渗透煤层水力压裂参数优化研究

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2、１５２灌输提交论文日期；年丄月道日独创性声明：本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研。究工作所取得的成果除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河北工程大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重耍贡献的个人和集体，均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。：学位论文作者签名：签字日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论

3、文作者完全了解河北工程大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权河北工程大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据、库进行检索，并采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子文档。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：＾签字日期：主年／ｃｌ月主ｒ日Ｉ导师签名：签字日期：年月日分类号：TD713密级：公开UDC：单位代码：10076工程硕士学位论文低渗透煤层水力压裂参数优化研究作者姓名吕华永指

4、导教师李新旺企业导师刘书梁申请学位级别工程硕士专业领域矿业工程所在单位资源学院授予学位单位河北工程大学ADissertationSubmittedtoHebeiUniversityofEngineeringFortheDegreeofMasterofEngineeringParametersoptimizationofthehydraulicfracturingofLowpermeabilitycoalCandidateLvHuayongSupervisorLiXinwangPluralisticSup

5、ervisorLiuShuliangAcademicDegreeAppliedMasterofEngineeringforSpecialtyMiningEngineeringCollege/DepartmentCollegeofResourceHebeiUniversityofEngineeringNovember,2015摘要摘要低透气性是我国大部分煤层普遍具有的主要特点之一，这使得我国煤层瓦斯抽采效率非常低，并严重制约着煤矿的安全生产。针对陶一矿低渗透性煤层瓦斯抽采的艰难局面，提出了水力压裂瓦斯抽采

6、技术。本文采用了理论分析与数值模拟两种研究方法对水力压裂的起裂压力、裂纹扩展延伸机理及规律进行了系统的研究与分析。基于以上相关研究与分析，结合陶一矿现场工业试验确定了适合陶一矿高瓦斯低渗透性煤层的水力压裂技术参数，为陶一矿煤层瓦斯抽采提供了丰富的理论依据和技术支撑。通过对水力压裂瓦斯抽采技术进行理论研究与分析，阐明了煤层微观孔隙结构、破裂准则、裂缝产生及其展布形态和破煤理论等，揭示了水力压裂瓦斯抽采技术的作用机理。利用RFPA2D-Flow版本数值模拟软件模拟研究了不同侧压系数和不同煤体坚固性系数下水力

7、压裂的起裂压力和裂缝扩展延伸规律，还模拟研究了不同压裂孔间距对煤体裂缝扩展延伸规律的影响。根据陶一矿2#煤地质条件选择现场工业试验地点，提出煤层水力压裂技术方案，根据裂缝起裂理论计算模型和数值模拟结果设计水力压裂注水压力、注水时间、注水流量以及封孔深度等技术参数并进行参数优化。最后通过现场工业试验，验证水力压裂技术方案是否合理，并考察煤层瓦斯抽采效果。现场工业试验结果表明：压裂后煤层瓦斯抽采流量和浓度明显增加，透气性显著提高。最后结合理论分析、数值模拟和现场工业试验的研究与分析结果，得出一套适用于陶一矿

8、水力压裂的主要技术工艺参数。关键词：水力压裂；侧压系数；坚固性系数；孔间距；数值模拟；参数优化IAbstractAbstractLowpermeabilityisoneofthemaincharacteristicsofmostofourcounty’scoalseam,whichmakesourcoalseamgasdrainageefficiencylow,andseverelyrestrictsthesafetyproductiono