煤岩水力压裂物理试验研究综述及展望

学术综述

作者：

李全贵1 2 胡千庭1 2 武晓斌1 2 王晓光3 姜志忠4 刘乐5 钱亚楠1 2 宋明洋1 2 邓羿泽*6

作者单位：

1. 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室2. 重庆大学资源与安全学院3. 重庆交通大学土木工程学院4. 贵州大学矿业学院5. 中煤科工西安研究院(集团)有限公司6. 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆大学资源与安全学院

摘要：

水力压裂物理模拟是对压裂过程中裂隙演化及其动力学过程的近似再现，成为了煤岩压裂机理研究的重要手段。相似理论是现场原型与试验模型转换的理论基础，试验装置和相似材料是物理模拟试验的物质前提，监测方法及检测技术是评价水力压裂致裂效果的关键部分，从以上3点对水力压裂物理试验的相似理论发展、试验材料和装置的演变、常用监测检测方法的特点和适用范围等方面进行了总结。分析认为：水力压裂的相似准则已经初步成形，但需要结合煤岩物理力学特性进一步修正，并利用数值模拟手段探究相似准则推导中忽略的次要因素影响程度，提高经验方程的可靠性与适用性；针对煤岩的多种物理力学性质，现阶段已得出许多相似材料的经验配比方程，但仍需要一套详尽的配比试验规范及大量试验尝试，提升试验的可重复性，以建立更具普适化的相似材料配比经验方程数据库；压裂装置正向着模拟条件更多、模拟范围更广、模拟尺度更大的多场耦合方向发展，压裂方法也随着工程应用逐渐多样化，但压裂装置三轴加载精度有待进一步提高，以保证高应力条件下压裂试验的有效进行，降低试验操作对最终结果的影响；监测方法与检测技术对水力压裂致裂效果的评价各有优势，相似材料对监测方法与检测技术的有效性与准确性也影响显著，如何依据试验需求确定适合的相似材料、合理地选择和结合监测方法与检测技术，是应对微细观结构研究需求的关键。

关键词：

煤岩水力压裂物理模拟试验相似原理相似材料

刊期：

2022，12（50）

所属栏目：

“国家科技重大专项煤矿区煤层气开发成果”专题

基金资助：

国家自然科学基金资助项目(52074049),国家科技重大专项资助项目(2016ZX05045004)

分类号：

TD712.6

DOI：

10.13199/j.cnki.cst.mcq22-08

页数：

页码：

62-72

来源期刊

煤炭科学技术

Coal Science and Technology