孔隙介质网络特性及水力锤击对其影响的研究

摘要

孔隙-裂隙介质是油气、煤层气等储存和运移的主要储渗透介质:对煤岩,孔隙是煤层气的主要存储空间,裂隙是运移通道;对低渗透油气储集岩,孔隙是油气的主要存储空间,裂隙是其主要运移通道。因此,孔隙-裂隙介质渗流通道细观渗流规律的研究对于油气藏开发、煤层气开采等都具有十分重要的指导意义。
　　本论文基于应用流体力学经典理论与渗流力学基本理论相结合的方法,通过相似试验研究孔隙-裂隙介质的网络特性。以煤体为研究对象,主要进行了三部分的试验:静压对煤介质注水,高压脉动水力锤击后的注水和孔隙-裂隙网络通道单向性试验研究。经过分析总结,得到以下主要的成果:
　　1)通过对比分析静压注水和高压脉动水力锤击后注水的试验结果,证明了高压脉动水锤发生器在疏通煤介质孔隙-裂隙连通性是可行的,能更好的将无效孔隙转化为有效孔隙,比一般的注水效果好。且孔隙介质具有网络属性,并提出孔隙网络示意图;
　　2)从所有正反向注水试验可知,正向注水渗流效果和反向注水的渗流效果存在明显的差异,说明对煤介质注水具有方位性,透气性改变的效果与干扰压力的方位有关,这对改善煤层等孔隙-裂隙型介质的渗透性有重要的意义;从试验数据还可以看出裂隙通道具有单向性,并对该性质产生的原因进行了定性分析;
　　3)通过不同方位对不同煤质的注水试验,作者将压力和透水速度的关系总结归纳为三种:递增型、先增后减型、先增后减再增型,并对每一种类型进行分析。从所有的试验结果可以看出,大部分曲线属于第二种类型,为一条弯曲向下的曲线,并简化渗流速度图,说明注水压力存在一个最佳值。

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1 绪论

1.1 工程背景及研究的意义（Engineering Background and Research Significance）

1.2国内外研究现状（Research Status at Home and Abroad）

1.3煤孔隙、裂隙结构特征及研究方法概述(Overview of the Structure and Research Method of Coal Pore-Fissure)

1.4主要研究内容 (Main Research Contents)

1.5本章小结（Summary）

2煤体物理力学特性及注水理论

2.1 孔隙-裂隙介质内流体渗流基本方程(Fluid Flow Equations in Pore-Fissure Media)

2.2 水在煤介质中的运动状态和运动动力(Water Motion State and Dynamic Movement in Coal Medium)

2.3煤层注水的机理(Mechanism of the Coal Seam Water Injection)

2.4本章小结（Summary）

3静压注水对煤体介质孔隙网络特性影响的试验

3.1试验目的与试验方案（Test Purposes and Schemes）

3.2.试验系统及试验方法（Test System and Method）

3.3试验结果和分析(Results and Analysis of Test)

3.4 压力水改变煤体物理力学性质机理(Pressure Water Changes Physical and Mechanical Properties of Coal)

3.5本章小结（Summary）

4高压脉动水力锤击对孔隙网络特性影响的试验

4.1 高压脉动水锤器作用机理(Action Mechanism of High Pressure Pulse Water-Hammer Devic)

4.2 水力锤击对孔隙网络特性影响的试验（Experiment of Hydraulic Hammer IMPact on the Pore Network Characteristics）

4.3 水力锤击裂隙扩展机理(Hydraulic Hammer Fissure Extension Mechanism)

4.4本章小结（Summary）

5孔隙-裂隙网络通道单向性试验研究

5.1 单向性试验目的和试验系统（ Test Purposes and Schemes on Unidirectional）

5.2 单向性试验结果和分析（ Results and Analysis of Test on Unidirectional)

5.3 压力和透水速度关系（ Relationship Between Pressure and Permeability Rate）

5.4单裂隙通道单向性分析（Analysis Unidirectional of Single Fissure Channel）

5.5本章小结（Summary）

6总结与展望

6.1主要结论（Main Conclusions）

6.2展望（Prospects）

参考文献

作者简历

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