煤岩力学性质及煤储层压裂数值模拟 以山西晋城地区为例 作者:颜志丰出版时间: 2017年版内容简介 本书介绍了晋城矿区寺河煤矿3号煤的煤岩特征、煤岩的抗拉强度、单轴抗压强度、三轴抗压强度和单轴压缩条件下的声发射特征。根据寺河煤矿煤岩力学特征,用ANSYS有限元模拟软件进行了煤储层水力压裂模拟实验研究。根据模拟结果阐述了岩层无裂缝时的破裂特征,先存裂缝对压裂的影响,以及煤岩各向异性的力学特征对煤储层压裂的影响。目录前言第1章 绪论1.1 非煤岩石强度和变形特征的实验研究1.1.1 岩石的抗拉强度实验1.1.2 岩石单轴压缩实验1.1.3 岩石三轴压缩实验1.2 煤岩强度及变形特征的实验研究1.2.1 煤岩的抗拉强度试验1.2.2 煤岩单轴压缩实验研究1.2.3 煤岩三轴压缩实验研究1.3 煤岩压缩破裂声发射实验研究现状及评述1.3.1 研究历史1.3.2 声发射技术的研究成果及应用1.3.3 声发射信号提取和分析识别研究第2章 区域地质特征2.1 基本地质特征2.2 地层概述2.3 含煤地层2.3.1 上石炭统太原组2.3.2 下二叠统山西组2.4 构造特征2.5 石炭一二叠系聚煤特征2.5.1 含煤岩系沉积环境概述2.5.2 成煤环境与聚煤模式2.5.3 古地理特征与聚煤作用2.6 岩浆活动2.6.1 各期岩浆岩基本特征2.6.2 区域岩浆热活动对煤层气生成的影响第3章 煤层的割理特征及煤岩的抗拉强度3.1 割理类型及特征3.1.1 割理描述要素3.1.2 割理的矿物充填3.1.3 割理分布3.2 影响割理发育程度的因素3.2.1 影响割理发育程度的煤储层因素3.2.2 割理与煤级的关系3.3 割理对煤层渗透率的影响3.3.1 割理平面组合类型划分3.3.2 煤层割理系统的发育程度是影响渗透性的内在因素3.3.3 利用割理描述要素来评价储层渗透性3.3.4 沁水盆地南部寺河矿3号煤层的割理特征3.4 晋城煤的抗拉强度特征3.4.1 煤岩抗拉强度测试3.4.2 测试结果综合分析第4章 饱和含水煤岩的单轴抗压强度特征4.1 试验方法说明4.1.1 试验要求与说明4.1.2 计算公式4.2 试验结果与分析4.2.1 煤层单轴压缩破坏特征4.2.2 加载轴线方向对煤块的抗压强度瓯和弹性模量有显著的影响4.3 煤层单轴强度和变形特征4.3.1 煤层单轴强度特征4.3.2 煤岩变形特征4.4 煤样的全应力一应变曲线类型和变形机理4.4.1 煤岩单轴压缩全应力一应变曲线类型4.4.2 煤岩单轴压缩条件下的变形破坏机制4.4.3 煤岩变形破坏过程中的能量积聚与耗散规律第5章 饱和含水煤岩的三轴压缩强度及变形特征的试验研究5.1 试验方法及煤样制备5.1.1 试验要求与说明5.1.2 计算公式5.1.3 试验结果5.2 常规三轴压缩条件下煤岩的变形特征5.2.1 煤样峰值应变与围压的关系5.2.2 煤样弹性模量与围压的关系5.3 常规三轴压缩条件下煤岩的强度特征5.4 煤的黏聚力和内摩擦角第6章 饱和含水煤岩的声发射特征6.1 单轴压缩条件下煤岩破坏过程的声发射试验6.2 煤岩单轴压缩条件下的声发射特征6.2.1 煤样单轴压缩情况下的应力一应变曲线特征6.2.2 煤样声发射应变一振铃计数率曲线的类型特征6.2.3 煤样在不同方向上声发射特征的差异6.2.4 振铃计数率和能量计数率的关系第7章 水力压裂有限元数值模拟7.1 有限元数值模拟技术7.1.1 有限元方法概述7.1.2 ANSYS功能及特点7.2 水力压裂数值模拟基础7.2.1 计算模型7.2.2 破裂准则7.2.3 地应力7.2.4 破裂压力计算方法7.3 模型选择对模拟结果的影响7.3.1 模型尺寸对模拟结果的影响7.3.2 网格划分对模拟结果的影响7.3.3 裂隙宽度对水力压裂模拟结果的影响第8章 有限元数值模拟的破裂压力计算8.1 煤岩中无裂缝时的破裂压力8.1.1 计算模型8.1.2 破裂压力8.1.3 地应力对破裂压力的影响8.2 先存裂缝对压裂的影响8.2.1 计算模型8.2.2 破裂压力8.2.3 含裂缝时破裂压力与不含裂缝时破裂压力的比较8.2.4 压裂裂缝启裂方位8.3 煤岩力学性质的不均匀性对破裂压力的影响8.3.1 计算模型8.3.2 计算结果8.3.3 煤岩力学性质对最大拉应力位置的影响8.3.4 材料的各向异性对破裂压力的影响8.3.5 材料各向异性和各向同性时破裂压力的对比参考文献单位和符号附表1 不同工作压力条件下井壁所产生的拉应力附表2 煤岩裂隙方向与主地应力方向夹角不同时井中压力在井壁上产生的拉应力附表3 煤岩各向异性、无裂隙时最大力学参数与最大地应力在不同夹角时井中压力在井壁上产生的拉应力 上一篇: 平顶山矿区复杂条件煤层开采技术 下一篇: 煤系气储层缝网改造技术及应用