不同加载模式软硬煤岩侧向变形特征的对比实验研究

选取现场典型软硬煤岩试样,利用MTS815电液伺服岩石力学测试系统进行单轴、三轴压缩实验,研究分析在不同加载模式下煤岩强度及变形破坏特征,建立煤岩压缩过程侧向应变与破裂机制的关系。对比实验结果表明:软硬煤岩内部结构和孔隙、裂隙发育程度决定了它们强度、屈服后轴、侧向变形特征具有较大的差异;致密坚硬煤样加载过程表现为明显的弹脆性特征,剪切破断角比较大;压缩变形曲线4个阶段侧向应变非线性特征明显,屈服后呈陡增至极大值,因其内部出现稳定剪切滑移而发生破坏;软煤样侧向应变一直处于非线性小幅度增加过程,内部裂隙发育扩展达到一定程度易发生局部张拉破坏。用侧向塑性变形损伤量表征煤岩体内部损伤演化特征可以取得较好结果。

软硬煤岩导流能力影响因素及正交试验

煤岩导流能力分析对煤层气经济有效开发十分重要。针对软硬程度不同的2种煤岩,运用导流仪研究不同因素对导流能力的影响,利用正交试验分析各参数对导流能力的影响程度并优化实验组合。结果表明:各参数对导流能力的影响程度排序为闭合压力、铺砂浓度、测试介质、支撑剂类型;不同支撑剂类型中,陶粒和树脂砂相对于兰州砂适用性更好;硬煤相比软煤导流效果更好;兰州砂以16/20目和20/40目体积比为1的铺砂方式具有更高导流能力;低闭合压力下,支撑剂嵌入是影响导流能力的主要因素,而高闭合压力下,支撑剂破碎是影响导流能力的主要因素;高铺砂浓度下,导流效果更好。研究成果为煤岩现场施工和优化压裂设计提供了理论依据,对煤层气安全开发也具有重要意义。