水力壓裂誘導(dǎo)鉆孔孔壁應(yīng)變行為演化特征試驗(yàn)研究.pdf

1、本文利用自行研制的擬三軸煤巖體水力壓裂模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，開(kāi)展了配比型煤與原煤擬三軸水力壓裂試驗(yàn)，從細(xì)觀角度分析了鉆孔起裂行為。通過(guò)開(kāi)展配比型煤與原煤擬三軸水力壓裂試驗(yàn)，測(cè)試分析了水力壓裂過(guò)程中壓裂孔孔壁應(yīng)變-水壓曲線;基于孔壁應(yīng)變的發(fā)展規(guī)律，分析了壓裂孔的“三階段”起裂特征。通過(guò)開(kāi)展不同注水流量情況下配比型煤的擬三軸水力壓裂模擬試驗(yàn)，得到了配比型煤在不同注水流量情況下的孔壁壓縮應(yīng)變—水壓曲線，分析了壓裂過(guò)程中配比型煤起裂壓力、試塊的破壞形式

2、與注水流量的關(guān)系。結(jié)果表明，在壓裂孔起裂過(guò)程中，鉆孔孔壁呈現(xiàn)拉伸與壓縮應(yīng)變兩種類型，并呈現(xiàn)拉伸破裂區(qū)與壓縮變形區(qū)，其中壓縮型應(yīng)變具有較好的可恢復(fù)性，其應(yīng)變恢復(fù)比遠(yuǎn)大于拉伸型應(yīng)變;鉆孔起裂過(guò)程分為三階段，即水氣作用誘導(dǎo)微損傷形成階段，孔壁內(nèi)形成氣流通道并產(chǎn)生初始損傷;局部損傷帶形成階段，孔壁形成拉伸破裂區(qū)和壓縮變形區(qū);試件失穩(wěn)破壞階段，裂縫不斷延伸直至試件破裂，拉伸破裂區(qū)依然保持拉伸變形并較好地保持殘余變形，而壓縮變形區(qū)則由于作用力轉(zhuǎn)向而

3、得到一定程度恢復(fù)。隨著流量增大，起裂壓力也有所增加，孔壁應(yīng)變速率也隨之變大，且試塊的破壞形式趨于復(fù)雜化和多樣化。泵入流量的大小實(shí)質(zhì)是單位時(shí)間內(nèi)能量輸入的多少，試塊的壓裂過(guò)程其實(shí)質(zhì)是能量的輸入、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移、耗散和釋放的過(guò)程，鉆孔圍巖彈性應(yīng)變能積累和釋放將會(huì)引起孔壁應(yīng)變的變化，試塊在初次破裂前應(yīng)變的快速增長(zhǎng)階段反應(yīng)的是能量的快速積累過(guò)程，發(fā)生初次破裂以后，孔壁應(yīng)變曲線的每一次波動(dòng)則較好的反映了裂紋擴(kuò)展延伸的行為。本文研究成果對(duì)于揭示鉆孔起裂