水力壓裂誘導鉆孔孔壁應變行為演化特征試驗研究.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系統(tǒng)，開展了配比型煤與原煤擬三軸水力壓裂試驗，從細觀角度分析了鉆孔起裂行為。通過開展配比型煤與原煤擬三軸水力壓裂試驗，測試分析了水力壓裂過程中壓裂孔孔壁應變-水壓曲線;基于孔壁應變的發(fā)展規(guī)律，分析了壓裂孔的“三階段”起裂特征。通過開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，得到了配比型煤在不同注水流量情況下的孔壁壓縮應變—水壓曲線，分析了壓裂過程中配比型煤起裂壓力、試塊的破壞形式

2、與注水流量的關系。結果表明，在壓裂孔起裂過程中，鉆孔孔壁呈現拉伸與壓縮應變兩種類型，并呈現拉伸破裂區(qū)與壓縮變形區(qū)，其中壓縮型應變具有較好的可恢復性，其應變恢復比遠大于拉伸型應變;鉆孔起裂過程分為三階段，即水氣作用誘導微損傷形成階段，孔壁內形成氣流通道并產生初始損傷;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)則由于作用力轉向而

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