煤岩体压裂突变模型：能量释放与微裂缝演化

摘要: 本文主要探讨了煤岩体压裂过程中损伤突变和微裂缝演化的模型建立。煤岩在力学性质上与普通岩石有显著差异，这使得其在压裂时表现出独特的行为。研究者运用突变理论来定义损伤变量，以此描述煤岩在压力作用下突变形成裂缝的过程。通过构建能量释放计算模型，结合能量守恒原理，他们建立了一个描述突变后微裂缝扩展的动力学方程。实验部分，研究人员对黑龙江省鸡西煤矿张晨矿区西三采区的煤样进行了不同压裂阶段的观测，分析了缝内流体净压力和微裂缝扩展的规律。实验结果表明，岩体的物理属性差异会影响微裂缝开始破裂的时间，为深入研究裂缝演化的内在混沌特性提供了数据支持。 煤岩体压裂：在石油和天然气开采中，尤其是非常规油气资源开发，煤岩体压裂是一种常见的增产技术。它通过向煤岩体内注入高压流体，诱导裂缝形成并扩大，以提高储层的渗透率，促进油气流动。煤岩因其特殊的力学性质，如低强度和高脆性，使得压裂过程中的裂缝形态和扩展具有复杂性。 突变理论：这是一种用于描述系统状态突然变化的数学理论，常被应用在地质力学中来研究岩石在应力作用下的非线性响应。在煤岩压裂过程中，突变理论可以帮助理解在特定压力阈值下，煤岩如何突然发生破坏，形成裂缝。 微裂缝演化：微裂缝是压裂过程中最早产生的细小裂缝，它们的扩展和相互连接决定了整个压裂网络的形成。通过分析微裂缝的演化规律，可以预测压裂效果和储层改造的成功程度。 能量释放计算模型：在压裂过程中，能量的释放是关键因素，因为它驱动裂缝的形成和扩展。该模型考虑了能量守恒，旨在量化这个过程中能量转换和传递的动态过程。 实验分析：作者对鸡西煤矿张晨矿区的煤样进行了实验，通过监测不同压裂阶段的流体压力和微裂缝生长，揭示了岩体物性参数对裂缝形成时间的影响。这些发现对于优化压裂设计和提高开采效率具有实际意义。 关键词: 煤岩体压裂，突变破裂，微裂缝演化，张晨矿区 本文的研究成果有助于深化对煤岩体压裂机理的理解，为未来优化压裂工艺、提高能源开采效率提供理论基础。同时，对于理解和预测裂缝网络的复杂行为，以及在地质灾害预防等方面也有重要参考价值。