●章 緒論
1.1 概述
1.2 煤層氣資源概況及開發現狀
1.2.1 國外煤層氣的資源分布和開發現狀
1.2.2 我國煤層氣資源情況及儲層特點
1.3 國內外煤層水力壓裂理論與技術研究現狀
1.3.1 水力壓裂技術的發展
1.3.2 煤層地面水力壓裂技術
1.3.3 煤礦井下水力壓裂技術
1.4 煤層水壓裂縫擴展理論與導向方法
1.4.1 水壓裂縫起裂及擴展研究現狀
1.4.2 導向壓裂方法研究現狀
參考文獻
第2章 水壓作用下煤岩微觀損傷及破壞模型
2.1 煤體注氣與注液的裂隙孔隙研究
2.1.1 煤體注氣與注液的裂隙孔隙研究現狀
2.1.2 實驗設備研究現狀
2.2 基於核磁共振的煤體裂隙孔隙動態演化監測實驗
2.2.1 原煤樣品物理參數測定
2.2.2 煤體裂隙孔隙動態監測實驗
2.2.3 恆定圍壓與恆定注壓條件下裂隙孔隙動態演化
2.2.4 注壓對裂隙孔隙動態演化的影響
2.2.5 圍壓對裂隙孔隙動態演化的影響
2.2.6 煤體注水過程中裂隙孔隙動態演化規律
2.3 煤體注水過程中裂隙孔隙動態演化機理分析
2.3.1 裂隙孔隙應力理論
2.3.2 煤體注水過程中裂隙孔隙動態演化機理
2.3.3 煤體裂隙孔隙動態演化模型
2.3.4 裂隙孔隙動態演化規律在水力壓裂中的應用
2.4 含水-瓦斯煤岩力學性質及破壞準則
2.4.1 水-瓦斯-煤三相耦合理論
2.4.2 煤體基質吸力與含水率的關繫
2.4.3 含水-瓦斯煤岩三軸壓縮強度實驗
參考文獻
第3章 煤層水力壓裂起裂及瓦斯運移模型
3.1 煤層賦存特點及應力狀態分析
3.1.1 煤層賦存特點
3.1.2 煤層地應力狀態
3.1.3 水力壓裂鑽孔孔壁應力狀態分析
3.2 煤層水力壓裂起裂模型
3.2.1 煤層水力壓裂起裂計算模型
3.2.2 煤層水力壓裂起裂規律研究
3.3 煤層水力壓裂裂縫起裂擴展相似模擬實驗
3.3.1 實驗方案設計
3.3.2 試驗繫統
3.3.3 煤層水力壓裂裂縫起裂擴展規律
3.4 煤層水力壓裂頂板損傷機理研究
3.4.1 煤層水力壓裂頂板變形力學模型
3.4.2 煤層水力壓裂頂板變形數值分析
3.5 煤層水力壓裂瓦斯運移富集規律
3.5.1 水-氣驅替基本原理
3.5.2 水力壓裂過程中流體滲流的基本方程
3.5.3 煤層水力壓裂瓦斯運移模型
3.5.4 煤層水力壓裂瓦斯運移規律
參考文獻
第4章 割縫導向水壓裂縫擴展理論及技術
4.1 技術背景
4.2 割縫導向壓裂裂縫導向距離預測模型
4.3 割縫導向壓裂相似實驗
4.3.1 試樣的確定及基本參數測試
4.3.2 不同條件下割縫深度變化規律測試實驗
4.3.3 實驗裝置和樣品制備
4.3.4 實驗設計和步驟
4.3.5 實驗結果
4.4 割縫導向壓裂裂縫起裂及擴展規律實驗
4.4.1 試樣的制作及實驗條件
4.4.2 割縫導向壓裂裂縫擴展形態分析
4.4.3 割縫導向壓裂起裂壓力變化規律分析
4.5 割縫導向壓裂現場對比試驗研究
4.5.1 試驗地點概況
4.5.2 試驗裝備及鑽孔布置方式
4.5.3 不同技術方法瓦斯抽采效果考察
參考文獻
第5章 基於孔隙壓力梯度的導向壓裂理論及技術
5.1 割縫導向壓裂方法及原理
5.2 孔隙壓力梯度誘導裂縫起裂及擴展理論
5.2.1 孔隙壓力梯度對起裂壓力的影響
5.2.2 孔隙壓力梯度對裂縫擴展的影響
5.2.3 孔隙壓力梯度對煤層水壓裂縫擴展數值分析
5.3 水力割縫構建煤體內裂縫誘導區的作用機制
5.3.1 模型的建立及模擬參數確定
5.3.2 割縫偏差角對煤體應力場影響規律
5.3.3 應力差異繫數對煤體應力場影響規律
5.3.4 水力割縫對優選主應力方向影響規律
5.4 割縫導向壓裂裂縫擴展控制路徑演化規律分析
5.4.1 真實破壞過程分析介紹
5.4.2 模型設計及數值方案
5.4.3 割縫導向壓裂裂縫擴展路徑變化規律
5.4.4 割縫導向壓裂聲發射演化過程分析
5.5 煤礦井下多孔聯合壓裂技術工藝及參數研究
5.5.1 煤礦井下多孔聯合壓裂技術工藝
5.5.2 煤礦井下多孔聯合壓裂工藝參數研究
5.5.3 煤礦井下多孔聯合壓裂技術現場試驗
參考文獻
第6章 射流割縫復合水力壓裂增透理論及技術
6.1 射流割縫復合壓裂方法及原理
6.1.1 高壓水射流割縫卸壓效果分析
6.1.2 縫槽周圍塑性破壞區域分析
6.1.3 射流割縫復合壓裂方法的提出
6.2 射流割縫復合壓裂裂縫擴展機理
6.2.1 非均質煤岩水壓裂縫卸壓擴展模型
6.2.2 縫槽卸壓區裂隙帶分布及對水壓裂縫擴展的影響
6.2.3 射流割縫復合水壓裂縫擴展過程分析
6.2.4 射流割縫復合壓裂裂縫擴展影響因素分析
6.3 射流割縫復合壓裂瓦斯運移機理
6.3.1 復雜裂縫滲流特性理論研究
6.3.2 壓裂後煤層瓦斯運移計算模型
6.3.3 瓦斯運移富集區現場實驗
6.4
內容簡介
本書是在十二五、十三五國家科技重大專項、國家自然科學基金面上基金、國家自然科學基金傑出青年基金、教育部創新團隊基金的資助下的主要研究成果,書中詳細闡述了水力壓裂損傷煤岩及煤層氣(瓦斯)運移理論、煤層可控水力壓裂裂縫導向擴展理論及其在工程中的應用,全書共分為8章,分別為緒論、水壓作用下煤岩微觀損傷及破壞模型、煤層水力壓裂起裂及瓦斯運移模型、割縫導向水壓裂縫擴展理論及技術、基於孔隙壓力梯度的導向壓裂理論及技術、射流割縫復合水力壓裂增透理論及技術、煤層清潔壓裂液增透抽采機理與技術、煤礦井下可控水壓裂評價體繫。 本書適合從事煤層氣開采、礦井瓦斯防治的科研工作者、工程技術人員、高等院校教師、研究生和本科高年級學生參考和閱讀。