煤岩电脉冲应力波致裂增渗行为与机理

电脉冲应力波致裂增渗是一项基于脉冲功率技术而研发的煤储层增渗新技术,有关该技术的致裂增渗行为与机理尚不清楚。为此,本文以肥煤、瘦煤和无烟煤大块煤样为研究对象,利用搭建的冲击波致裂实验平台,在金属丝和5g、10g、15g含能弹共4种脉冲加载方式下对13块大型煤样开展了重复冲击致裂实验,采集了每块煤样在不同冲击次数下的样品并进行了孔裂隙结构、渗透性等测试,分析了电脉冲应力波作用下煤的孔隙结构演变特征,研究了宏观裂隙、微裂隙的扩展演化规律,通过数值模拟探讨了影响电脉冲应力波致裂效果的关键因素,揭示了电脉冲应力波的致裂增渗机理。结果表明,电脉冲应力波能够改善煤的孔裂隙结构,增加孔隙之间的连通性,提高煤储层的渗透性,是一项行之有效的煤储层增渗技术。孔隙和裂隙的扩展演化分别有3种和4种模式,裂隙扩展演化具有阶段性特征,新生裂隙主要来源于原生裂隙的进一步扩展,微裂隙发育具有显微组分选择性。裂隙扩展方式先以延伸扩展为主而后过渡为分叉扩展。应力波峰值压力、冲击次数与致裂效果之间具有最佳范围值,地应力对致裂效果具有强烈的抑制作用,弹性模量和抗拉强度是影响致裂效果的主要煤岩力学参数。在电脉冲应力波作用范围内可形成裂隙区和震动区,裂隙区是渗透性改造的核心区。冲击波对煤体的反复冲击,能够降低毛细管对流体的束缚滞留效应,提高储层流体的流动性。