钻孔水力压裂数值模拟：扩孔半径影响分析

"熊俊杰等人进行了一项关于不同扩孔半径下的钻孔水力压裂数值模拟研究，该研究使用RFPA数值模拟软件，分析了钻孔水力压裂过程中应力平衡状态的影响，并探讨了扩孔半径变化对水压裂纹发展和演化规律的效应。" 在煤矿开采中，钻孔水力压裂是一种常见的瓦斯防治技术，它通过高压水射流在煤体中产生裂隙，以改善通风条件和瓦斯抽排效率。本研究首先构建了一个基于RFPA软件的数值物理模型，模拟钻孔在地下环境中的应力状态。结果显示，在钻孔完成并达到应力平衡后，加载水压导致的破煤压力显著下降，这表明水力压裂过程变得更加有效。 接着，研究关注了扩孔半径对水力压裂效果的影响。随着扩孔半径的增大，几个关键参数呈现下降趋势：破煤压力、分支裂纹初现水压、最终水压以及平均范围角均有所降低。这意味着使用更大扩孔半径的钻孔可以以更低的压力启动和扩展裂纹，从而降低操作成本。同时，水压主裂纹的长度会随着扩孔半径的增加而增加，这可能意味着更大的裂纹网络可以形成，有助于提高瓦斯排放的效果。 这项研究的结果对煤矿井下实际应用水力压裂技术具有重要的指导意义。通过优化钻孔扩孔半径，可以更有效地控制裂纹的产生和扩展，提升瓦斯排放的效率，降低潜在的安全风险。此外，这一研究也为未来在相似地质条件下设计和优化水力压裂方案提供了理论依据。 关键词: 钻孔、高压水射流、水力压裂、数值模拟、破煤压力、裂纹 中图分类号: TD712．6 文献标志码:A 文章编号:1003－0506(2019)01－0027－05 这项研究是熊俊杰、杨程涛、王洪盘和柴锡军等人在2019年发表于《能源与环保》杂志第41卷第1期上的成果，旨在通过数值模拟方法深入理解钻孔水力压裂的物理过程，为煤矿安全生产提供科学的决策支持。