基于物质点法的深部煤层气水力割缝卸压解吸增透规律数值模拟研究
周雷
彭雨
卢义玉
夏彬伟
重庆大学煤炭灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆 400030;重庆大学资源与安全学院,重庆 400030
摘要：深部煤层气储层具有渗透率低、储层压力大和地应力高等特点,导致煤层气解吸、运移困难,开采效率低.定向井+水力割缝是一种强化深部煤层气开采的新思路,但有必要对其卸压解吸增渗效果开展量化研究.数值仿真是研究该问题的主要手段,但传统有限元、离散元等数值方法无法有效解决煤岩割缝引起的大变形、大位移、内边界持续变化和接触的复杂问题.为克服上述难题,基于物质点法建立了弹塑性损伤数值模型,模拟了水力割缝缝槽对临兴深部煤层气卸压解吸和增透的影响,得到:①基于物质点法建立的弹塑性损伤数值模型能有效计算水力割缝缝槽引起煤层大变形、大位移和内边界接触问题;②垂直于割缝方向呈现大范围应力下降,应力骤降区的范围和塑性区域的范围重合,应力缓慢下降区则对应弹性小变形区域;③卸压解吸气和增渗区域分布特征与应力下降区分布特征一致,在弹性区和塑性区渗透率分别为原始渗透率的1～5倍和10～20倍,单个割缝促使煤层气解吸气量达数百至上千方;④割缝宽度、长度、角度和增透区域面积以及解吸气量基本呈线性相关,割缝宽度影响最大,其次是割缝长度,割缝角度影响最小.通过上述研究成果,在定向井+水力割缝基础之上提出了平行水平井错位多割缝卸压解吸增透技术,为深部煤层气的高效开发提供了新思路和研究手段.
关键词：深部煤层气水力割缝卸压增透物质点法
分类号：P618.11(矿床学)
资助基金：国家自然科学基金(U19B2009)国家自然科学基金(U21A2030)重庆市自然科学基金重点资助项目(cstc2020jcyj-zdxmX0023)
论文发表日期：2022-09-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 3298-3309 )
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