水中高压电脉冲致裂煤体应力波叠加效应研究摘要
为提高低渗透性煤层中煤层气的抽采效率,常采用致裂增透的方式,其中,水中高压电脉冲致裂作为新型致裂方式,取得了较以往更为突出的效果。本文着重探究水中高压电脉冲致裂煤体时,应力波经过含不同填充介质,以及不同倾角原生裂纹时的叠加效应,分析不同情况的致裂效果。通过制备试件在实验室进行相似模拟试验,探究填充介质分别为空气、水、石灰时在应力波叠加作用下的增透致裂效果;同时建立数值模型,利用PFC2D离散元模拟软件建立垂直于最大主应力、垂直于最小主应力、与最大主应力呈45°夹角的三种不同倾角裂纹的应力波叠加效应。研究结果表明:相同地应力条件下,高压电脉冲在致裂不同填充介质裂纹时,应力波穿透致裂的能力大小为水>石灰>空气;阻碍裂纹产生与扩展的能力大小为空气>水>石灰;应力波叠加效应大小为空气>石灰>水。不同倾角原生裂纹对致裂增透的影响为原生裂纹附近的细碎裂纹随应力波峰值压力的增加呈现先增多再减少后逐渐趋于稳定的趋势。研究结果对提高煤层渗透性,有效提取煤层气具有积极作用。
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