基于GSI的煤礦井下水力壓裂數(shù)值模擬.pdf

1、瓦斯是制約煤礦安全生產(chǎn)的重要因素。近年來，隨著礦井開采深度的增加，瓦斯問題日趨嚴(yán)峻。瓦斯的高效抽采是災(zāi)害治理和資源利用的根本性措施，而抽采效果取決于煤層的滲透性。水力壓裂作為煤層強(qiáng)化增透的有效措施，現(xiàn)場應(yīng)用與試驗也逐漸得到重視。井下水力壓裂作為一種新興技術(shù)，其理論與工藝研究尚不完善，尤其是指導(dǎo)壓裂設(shè)計與施工的井下水力壓裂數(shù)值模擬技術(shù)。因此，結(jié)合井下煤體結(jié)構(gòu)特征和儲層條件，研究井下水力壓裂所適用工藝，建立井下水力壓裂數(shù)理模型，開發(fā)井下水力

2、壓裂數(shù)值模擬軟件用來指導(dǎo)井下壓裂設(shè)計與現(xiàn)場施工具有重要意義。
　　本文基于煤體結(jié)構(gòu)的定量表征方法和地質(zhì)強(qiáng)度指標(biāo)（GSI）與滲透率之間的量化關(guān)系，通過實驗手段劃分出不同煤體結(jié)構(gòu)所適用的井下壓裂工藝，即煤體GSI≥45適合進(jìn)行本煤層水力壓裂，煤體GSI＜45適合進(jìn)行圍巖抽采層水力壓裂。本文以巖體力學(xué)、斷裂力學(xué)、流體力學(xué)、煤層氣地質(zhì)學(xué)、煤層氣開發(fā)地質(zhì)學(xué)、瓦斯地質(zhì)學(xué)、軟件工程等學(xué)科為基礎(chǔ)，結(jié)合水力壓裂原理和水力壓裂設(shè)計數(shù)值計算方法，引入G

3、SI，建立煤礦井下水力壓裂數(shù)理模型，包括地層巖石參數(shù)數(shù)理模型、地應(yīng)力數(shù)理模型、壓力參數(shù)數(shù)理模型、壓裂液濾失系數(shù)數(shù)理模型、裂縫幾何形態(tài)數(shù)理模型，之后從儲層壓力參數(shù)、有效壓裂范圍和裂縫導(dǎo)流能力三個方面進(jìn)行了壓后評價技術(shù)分析，為壓裂設(shè)計與施工質(zhì)量的評判奠定了理論基礎(chǔ)。借助計算機(jī)可視化仿真與軟件開發(fā)技術(shù)，對相應(yīng)水力壓裂數(shù)理模型進(jìn)行可視化計算與數(shù)值模擬，并進(jìn)行界面的后期美化與程序的打包發(fā)布，形成一套基于 GSI的煤礦井下水力壓裂數(shù)值模擬軟件。最后