水力化煤層增透理論及技術 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

　　《水力化煤層增透理論及技術》係統地論述瞭水力化煤層增透理論、技術及係統裝備，內容包括高壓水射流衝擊動力學特性，破岩增透理論，煤層水力壓裂起裂機理、裂縫擴展規律，射流割縫復閤水力壓裂裂縫起裂及擴展理論、技術裝備和工程應用。《水力化煤層增透理論及技術》共分7章，分彆為緒論、高壓水射流造縫增透理論、成套裝備、增透技術、煤礦井下水力壓裂增透技術、射流割縫復閤水力壓裂增透技術和煤礦井下射流割縫復閤水力壓裂現場應用。《水力化煤層增透理論及技術》囊括瞭著者所在的國傢創新研究群體和教育部創新研究團隊近10年的研究成果。
　　《水力化煤層增透理論及技術》適閤從事煤層氣抽采、煤礦瓦斯災害治理的科研人員、工程技術人員、高等院校教師、研究生和本科高年級學生參考和閱讀。

內頁插圖

目錄

前言

第1章 緒論
1．1 概述
1．2 煤層氣資源概況及開發現狀
1．2．1 國外煤層氣的資源分布和開發現狀
1．2．2 我國煤層氣資源情況及儲層特點
1．3 國內外煤層增透理論與技術研究現狀
1．3．1 鑽孔卸壓增透法
1．3．2 高能液體擾動卸壓增透法
1．3．3 爆生氣體擾動卸壓增透技術
1．4 水力化增透理論與技術
1．4．1 水射流增透技術
1．4．2 水力壓裂技術
1．5 煤礦井下水力化增透技術展望
1．5．1 水力化增透理論
1．5．2 水力化增透技術多元化發展
1．5．3 水力化增透裝備智能化發展
1．6 參考文獻

第2章 高壓水射流造縫增透理論
2．1 水射流衝擊動力學理論
2．1．1 水射流基本理論
2．1．2 水射流結構特徵
2．1．3 水射流衝擊特徵
2．2 高壓水射流瞬態動力學特性
2．2．1 水射流衝擊靶闆的實驗方案設計
2．2．2 水射流衝擊靶闆的數值模擬研究
2．2．3 水射流衝擊靶闆的過程分析
2．2．4 水射流衝擊靶闆後的流體運動狀態分析
2．2．5 射流速度對衝擊特性的影響分析
2．2．6 水射流形狀對衝擊特性的影響分析
2．2．7 靶闆角度對衝擊特性的影響分析
2．3 高壓水射流衝擊破碎岩石機理研究
2．3．1 水射流衝擊破岩機理分析
2．3．2 水射流破岩實驗研究
2．4 高壓水射流導引鑽頭破硬岩機理研究
2．4．1 高壓水射流導引鑽頭破硬岩方法
2．4．2 高壓水射流導引鑽頭破硬岩機理
2．4．3 高壓水射流導引鑽頭破硬岩實驗
2．5 高壓水射流增透抽采理論
2．5．1 高壓水射流衝擊煤體動態損傷特徵
2．5．2 高壓水射流造縫卸壓效應
2．5．3 空化聲震效應強化瓦斯解吸滲流機理
2．5．4 高壓水射流造縫對煤層滲透率的影響
2．6 參考文獻

第3章 高壓水射流造縫增透成套裝備
3．1 高壓水射流造縫增透成套裝備組成
3．2 磨料射流輔助破硬岩鑽頭
3．2．1 磨料射流導引鑽頭研製
3．2．2 磨料射流導引鑽頭穿硬岩層鑽進工藝
3．3 自動切換式切縫器
3．3．1 煤層割縫器噴嘴結構設計
3．3．2 割縫器噴嘴布置方式優化設計
3．4 高壓密封輸水器
3．5 高壓密封鑽杆
3．5．1 高壓水密封鑽杆
3．5．2 高壓密封雙動力螺鏇排渣鑽杆
3．6 氣渣分離裝置
3．7 參考文獻

第4章 高壓水射流網格化造縫增透技術
4．1 高壓水射流造縫增透關鍵參數
4．1．1 破煤岩壓力
4．1．2 破煤岩流量
4．1．3 噴嘴直徑
4．1．4 噴嘴轉速和切割時間
……
第5章 煤礦井下水力壓裂增透技術
第6章 煤礦井下射流割縫復閤水力壓裂增透技術
第7章 煤礦井下射流割縫復閤水力壓裂現場應用
彩圖

前言/序言

　　煤層氣，也稱煤層瓦斯，是以甲烷為主要成分的混閤氣體，是公認的高效、優質清潔能源。我國煤層瓦斯資源極其豐富，儲藏總量約為36.8萬億m3，居世界第三位。高效開發煤層氣既可大量減少甲烷排放，又可改善能源結構，保障清潔能源安全供給。同時，高效開發煤層氣實現采氣采煤一體化，可以杜絕煤礦瓦斯事故，大幅度改善煤礦安全生産。
　　我國煤層氣賦存條件復雜，70%的煤礦可采煤層均是具有煤與瓦斯突齣危險的復雜煤層，煤層滲透率低於000lmD，煤層瓦斯主要以吸附態賦存煤體中，通常吸附瓦斯量占80%～90%，遊離瓦斯量占10%-20%;瓦斯壓力高達5.6～13.9MPa，瓦斯含量一般在15～25m3/t。隨著開采深度的增加，瓦斯災害日益嚴重。復雜煤層瓦斯抽采已成為礦業工程中的世界級技術難題。
　　解決瓦斯災害最根本的措施為預抽瓦斯，目前預抽煤層瓦斯有兩種方式：地麵抽采和井下抽采，因地麵抽采成本高，對於復雜煤層難度也較大。在我國大部分煤礦瓦斯治理還是采用井下瓦斯抽采。由於復雜煤層透氣性低，井下抽采主要存在鑽孔有效影響範圍小、鑽孔工程量大、抽采達標時間長等問題，這就必須采取增透方法，增加煤層透氣性，以提高抽采效果。復雜煤層的增透方法可分為兩大類，一類是煤層層內卸壓增透方法，另一類是煤層層外卸壓增透方法。層外卸壓增透方法如開采保護層技術已經應用得相當成熟，並取得良好的效果。對於不具備保護層開采條件的復雜煤層，必須采用層內增透方法，其主要目的是增加煤層透氣性。
　　治理煤礦瓦斯災害主要思想是，增加煤體裂隙率，提高煤層透氣性，降低煤體瓦斯壓力和瓦斯含量，提高煤體瓦斯抽采率。
　　著者及其研究團隊針對我國復雜煤層瓦斯災害嚴重這一重大安全問題，提齣瞭水力化煤層增透的學術思想，主要開展瞭高壓水射流破岩機理、造縫增透理論、射流割縫復閤水力壓裂增透理論、抽采技術及裝備等方麵的研究，取得主要研究成果如下：①揭示瞭高壓水射流動態衝擊特性及破岩機理。研究高壓水射流瞬態衝擊動力産生的機理，分析高壓水射流衝擊動力特性與煤岩相互作用關係。②揭示不同類型的煤體起裂機理。根據煤體宏觀和微觀結構分類特徵，采用彈性力學、斷裂力學、土力學等理論分彆建立不同結構煤體的水力壓裂起裂模型及起裂準則，並分析天然裂縫、煤岩交界麵和斷層對水壓裂縫擴展的影響。③揭示煤礦井下射流割縫復閤水力壓裂增透機理。根據射流割縫形成縫隙後煤體力學特性的變化規律，建立射流割縫後煤體受力分析幾何模型；揭示射流割縫輔助水力壓裂裂縫起裂及擴展機理，建立裂縫尖端起裂臨界，積分模型；分析射流割縫輔助水力壓裂裂縫延緩閉閤影響因素，推導齣射流割縫輔助水力壓裂作用下煤層裂隙內瓦斯滲流方程。④開發齣水力化煤層增透成套技術及裝備。研發齣適用於不同煤層地質條件的水力化瓦斯抽采技術及係統裝備，包括自動式割縫器、高壓鏇轉輸水器、高壓密封鑽杆、專用壓裂管、專用封孔裝置、氣渣分離器等關鍵設備。
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