超临界CO2和液态CO2及气态N2注入采空区防灭火性能实验

为对比研究超临界态CO2、液态CO2和气态N2注入采空区的防灭火性能,自主研制了模拟采空区残煤自燃过程实验系统,开展了超临界态CO2、液态CO2和气态N2注入采空区防灭火实验。实验结果表明:12 MPa、39℃超临界态CO2对采空区自燃残煤的降氧降温能力优于6 MPa、30℃液态CO2优于6 MPa、39℃气态N2;12 MPa、39℃超临界态CO2对残煤的降温能力是6 MPa、30℃液态CO2的1.7倍,是6 MPa、39℃气态N2的10倍,对采空区的降温能力是液态CO2的2倍,为气态N2的8倍;12 MPa、39℃超临界CO2对采空区的降氧速率比6 MPa、30℃液态CO2和6 MPa、39℃气态N2高12.5%;12 MPa、39℃超临界CO2的降温能力是8 MPa、39℃超临界CO2的1.7倍,因此适当提高超临界态CO2的注入压力,防灭火性能更佳。

页岩层理方位及强度对水力压裂的影响

为了研究页岩天然层理倾角及强度等对水力压裂裂纹扩展的影响,采用室内水力压裂实验,通过监测孔直接对裂纹扩展的实时监测和注水压力信息及试件压裂后的剖切,分析层理倾角、强度等对压裂裂纹扩展的影响。实验结果表明:水力压裂过程中,垂直最小地应力稳定扩展的主裂缝遇层理时,层理面与主裂缝初始扩展方向夹角越小,主裂缝越易沿着层理面方向扩展,层理面与主裂缝初始扩展方向夹角越大,主裂缝遇层理面时越易贯穿层理面沿原方向扩展;层理方位,地应力及基质抗拉强度不变,层理的抗拉强度远弱于基质抗拉强度时,主裂缝与层理面相遇后越易沿着层理面方向扩展,层理抗拉强度与基质抗拉强度越相近,主裂缝遇层理时越易贯穿层理沿原方向扩展;层理方位和强度不变,地应力及应力差越大,主裂缝遇层理后越易贯穿层理面沿原方向扩展。

不同温压超临界CO2气爆喷孔冲击应力变化规律实验研究

为研究不同温压条件下超临界CO2气爆过程中气爆管喷孔喷射的爆生气体对被爆物体产生的冲击应力变化规律,自主设计了超临界CO2气爆实验系统及数据采集装置,实验得到了在不同初始温度和压力下对称双喷孔喷射的超临界CO2气爆爆生气体冲击应力变化规律:喷孔喷出的爆生气体作用于被爆物体的冲击应力经历应力激增、应力剧减和应力减速衰减三个阶段。冲击应力时程变化曲线呈脉冲波形曲线特征,且冲击应力衰减阶段持续时间大于冲击应力激增持续时间。冲击应力随初始温度和初始压力的增大而增加,初始压力变化引起的气爆冲击应力变化比初始温度变化明显,增大超临界态CO2的初始压力提高气爆冲击应力优于提高超临界态CO2的初始温度。最后得到了冲击应力峰值Pmax与初始温度T和初始压力P的关系Pmax=ɑT+bP+C。