煤层控制水力压裂裂缝导向扩展理论与技术

本书是在十二五、十三五国家科技重大专项、国家自然科学基金面上基金、国家自然科学基金杰出青年基金、教育部创新团队基金的资助下的主要研究成果，书中详细阐述了水力压裂损伤煤岩及煤层气（瓦斯）运移理论、煤层可控水力压裂裂缝导向扩展理论及其在工程中的应用，全书共分为8章，分别为绪论、水压作用下煤岩微观损伤及破坏模型、煤层水力压裂起裂及瓦斯运移模型、割缝导向水压裂缝扩展理论及技术、基于孔隙压力梯度的导向压裂理论及技术、射流割缝复合水力压裂增透理论及技术、煤层清洁压裂液增透抽采机理与技术、煤矿井下可控水压裂评价体系。本书适合从事煤层气开采、矿井瓦斯防治的科研工作者、工程技术人员、高等院校教师、研究生和本科高年级学生参考和阅读。

第1章绪论
1.1概述
1.2煤层气资源概况及开发现状
1.2.1国外煤层气的资源分布和开发现状
1.2.2我国煤层气资源情况及储层特点
1.3国内外煤层水力压裂理论与技术研究现状
1.3.1水力压裂技术的发展
1.3.2煤层地面水力压裂技术
1.3.3煤矿井下水力压裂技术
1.4煤层水压裂缝扩展理论与导向方法
1.4.1水压裂缝起裂及扩展研究现状
1.4.2导向压裂方法研究现状
参考文献
第2章水压作用下煤岩微观损伤及破坏模型
2.1煤体注气与注液的裂隙孔隙研究
2.1.1煤体注气与注液的裂隙孔隙研究现状
2.1.2实验设备研究现状
2.2基于核磁共振的煤体裂隙孔隙动态演化监测实验
2.2.1原煤样品物理参数测定
2.2.2煤体裂隙孔隙动态监测实验
2.2.3恒定围压与恒定注压条件下裂隙孔隙动态演化
2.2.4注压对裂隙孔隙动态演化的影响
2.2.5围压对裂隙孔隙动态演化的影响
2.2.6煤体注水过程中裂隙孔隙动态演化规律
2.3煤体注水过程中裂隙孔隙动态演化机理分析
2.3.1裂隙孔隙应力理论
2.3.2煤体注水过程中裂隙孔隙动态演化机理
2.3.3煤体裂隙孔隙动态演化模型
2.3.4裂隙孔隙动态演化规律在水力压裂中的应用
2.4含水-瓦斯煤岩力学性质及破坏准则
2.4.1水-瓦斯-煤三相耦合理论
2.4.2煤体基质吸力与含水率的关系
2.4.3含水-瓦斯煤岩三轴压缩强度实验
参考文献
第3章煤层水力压裂起裂及瓦斯运移模型
3.1煤层赋存特点及应力状态分析
3.1.1煤层赋存特点
3.1.2煤层地应力状态
3.1.3水力压裂钻孔孔壁应力状态分析
3.2煤层水力压裂起裂模型
3.2.1煤层水力压裂起裂计算模型
3.2.2煤层水力压裂起裂规律研究
3.3煤层水力压裂裂缝起裂扩展相似模拟实验
3.3.1实验方案设计
3.3.2试验系统
3.3.3煤层水力压裂裂缝起裂扩展规律
3.4煤层水力压裂顶板损伤机理研究
3.4.1煤层水力压裂顶板变形力学模型
3.4.2煤层水力压裂顶板变形数值分析
3.5煤层水力压裂瓦斯运移富集规律
3.5.1水-气驱替基本原理
3.5.2水力压裂过程中流体渗流的基本方程
3.5.3煤层水力压裂瓦斯运移模型
3.5.4煤层水力压裂瓦斯运移规律
参考文献
第4章割缝导向水压裂缝扩展理论及技术
4.1技术背景
4.2割缝导向压裂裂缝导向距离预测模型
4.3割缝导向压裂相似实验
4.3.1试样的确定及基本参数测试
4.3.2不同条件下割缝深度变化规律测试实验
4.3.3实验装置和样品制备
4.3.4实验设计和步骤
4.3.5实验结果
4.4割缝导向压裂裂缝起裂及扩展规律实验
4.4.1试样的制作及实验条件
4.4.2割缝导向压裂裂缝扩展形态分析
4.4.3割缝导向压裂起裂压力变化规律分析
4.5割缝导向压裂现场对比试验研究
4.5.1试验地点概况
4.5.2试验装备及钻孔布置方式
4.5.3不同技术方法瓦斯抽采效果考察
参考文献
第5章基于孔隙压力梯度的导向压裂理论及技术
5.1割缝导向压裂方法及原理
5.2孔隙压力梯度诱导裂缝起裂及扩展理论
5.2.1孔隙压力梯度对起裂压力的影响
5.2.2孔隙压力梯度对裂缝扩展的影响
5.2.3孔隙压力梯度对煤层水压裂缝扩展数值分析
5.3水力割缝构建煤体内裂缝诱导区的作用机制
5.3.1模型的建立及模拟参数确定
5.3.2割缝偏差角对煤体应力场影响规律
5.3.3应力差异系数对煤体应力场影响规律
5.3.4水力割缝对优选主应力方向影响规律
5.4割缝导向压裂裂缝扩展控制路径演化规律分析
5.4.1真实破坏过程分析介绍
5.4.2模型设计及数值方案
5.4.3割缝导向压裂裂缝扩展路径变化规律
5.4.4割缝导向压裂声发射演化过程分析
5.5煤矿井下多孔联合压裂技术工艺及参数研究
5.5.1煤矿井下多孔联合压裂技术工艺
5.5.2煤矿井下多孔联合压裂工艺参数研究
5.5.3煤矿井下多孔联合压裂技术现场试验
参考文献
第6章射流割缝复合水力压裂增透理论及技术
6.1射流割缝复合压裂方法及原理
6.1.1高压水射流割缝卸压效果分析
6.1.2缝槽周围塑性破坏区域分析
6.1.3射流割缝复合压裂方法的提出
6.2射流割缝复合压裂裂缝扩展机理
6.2.1非均质煤岩水压裂缝卸压扩展模型
6.2.2缝槽卸压区裂隙带分布及对水压裂缝扩展的影响
6.2.3射流割缝复合水压裂缝扩展过程分析
6.2.4射流割缝复合压裂裂缝扩展影响因素分析
6.3射流割缝复合压裂瓦斯运移机理
6.3.1复杂裂缝渗流特性理论研究
6.3.2压裂后煤层瓦斯运移计算模型
6.3.3瓦斯运移富集区现场实验
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