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| 內容簡介： |
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煤层增渗是促进瓦斯 (煤层气 )高效抽采的重要措施，《低渗煤层井下水力化增渗理论与技术》针对松软低渗透性煤层瓦斯抽采的难题，采用理论计算、数值模拟相结合的方法，阐明了非均匀应力场穿层钻孔三维旋转水射流扩孔及“点”式定向压裂的增透力学机制；运用流体力学、岩体力学、弹性力学、机械工程等多学科交叉理论，揭示了淹没条件下旋转水射流喷嘴的流场特性，优化了喷嘴结构参数；提出了三维旋转水射流扩孔技术、“点”式定向压裂技术、水射流与水力压裂联作增透技术，并开展了相关的工程实践工作。
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| 目錄：
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目录前言第1章煤层增渗技术国内外研究现状11.1煤岩体结构特征及瓦斯流动理论研究现状31.1.1煤岩体结构与孔隙、裂隙发育31.1.2煤层瓦斯流动理论41.1.3煤层瓦斯渗透率及其与应力-应变的关系61.2低透气性煤层强化抽采技术研究现状61.3水力化煤层增渗技术的研究现状91.3.1水力化储层增渗技术在石油、天然气等行业的研究现状101.3.2煤层增渗与油层增渗的关系151.3.3水力化煤层增渗技术在国内的研究进展16第2章含瓦斯煤体的结构与渗流性能202.1煤体结构202.1.1非破坏煤的结构212.1.2破坏煤的结构212.2煤的裂隙212.3煤的孔隙222.4煤层瓦斯的运移232.4.1瓦斯的吸附-解吸过程242.4.2扩散过程262.4.3达西流262.4.4煤的吸附瓦斯变形特性262.5煤体的渗透性272.5.1煤层渗透性的表征272.5.2煤层渗透率随应力-应变的演化特征28第3章旋转射流理论及其破煤岩机理313.1淹没自由旋转射流的基本理论313.1.1旋转射流的产生和旋流数323.1.2旋转射流的速度场和压力场323.1.3旋转射流的理论近似353.2钻孔内淹没自由旋转射流速度理论解353.2.1旋转射流在钻孔内的流动条件假设353.2.2微分控制方程363.2.3动量通量和角动量矩通量方程373.2.4钻孔中射流速度求解自相似运动的积分形式表述383.2.5射流边界的确定423.3受限淹没条件下旋转射流的速度结构特点423.3.1三维时均速度分布规律423.3.2时均速度的自相似性质483.3.3旋转射流动力学运动特点523.4高压旋转水射流破岩过程553.4.1旋转水射流破岩特点553.4.2旋转水射流孔底流场分布563.5高压旋转水射流破岩机理583.6旋转水射流破岩效果的影响因素613.7三维高压旋转水射流扩孔煤层增渗力学机制633.7.1水射流扩孔后钻孔的空间几何形态633.7.2煤层段扩孔后塑性区分布的理论计算633.7.3穿层钻孔煤层段扩孔后塑性区的FLAC3D数值分析673.8高压旋转水射流割缝煤层增渗机理70第4章三维旋转水射流流场的数值模拟724.1高压旋转水射流喷嘴的设计724.1.1喷嘴结构设计724.1.2旋流强度设计734.1.3叶轮结构设计754.2模拟软件PERAANSYS简介774.3模型的建立794.3.1叶轮导向角优化模拟方案794.3.2喷头结构优化模拟方案794.4控制方程及边界条件814.4.1淹没射流方程814.4.2非淹没射流方程824.4.3计算条件设置834.4.4三维旋转水射流流速分布特征844.5数值模拟结果分析924.6旋转水射流喷嘴性能的实验室测试954.6.1实验室水射流试验系统954.6.2制备试验样品974.6.3试验方案984.6.4试验结果分析98第5章“点”式定向水力压裂增渗机理与工艺1015.1“点”式定向水力压裂技术的基本原理1015.1.1不同破坏煤体的起裂条件1015.1.2不同埋深煤层裂纹扩展方向1065.1.3煤层原生裂隙对裂纹扩展的影响1075.1.4煤岩界面的裂纹扩展特征1085.1.5控制孔的“松动圈”效应1095.1.6非对称孔隙压力的导向作用1115.1.7“点”式定向水力压裂的过程1125.2“点”式定向水力压裂数值模拟1145.2.1流–固耦合模型并行有限元分析系统简介1155.2.2顺层钻孔“点”式定向水力压裂的RFPA3D-Flow模拟1175.2.3穿层钻孔“点”式定向水力压裂的三维并行模拟研究1215.3“点”式定向水力压裂现场工艺1255.3.1“点”式定向水力压裂的工程意义1255.3.2顺层钻孔“点”式定向水力压裂工艺1265.3.3穿层钻孔“点”式定向水力压裂工艺1285.3.4“点”式定向水力压裂的选层1335.3.5注入水压的预测与设计1335.3.6其他参数设计1345.3.7封孔方法1355.3.8“点”式定向水力压裂典型曲线1365.4“点”式定向水力压裂装备1375.4.1封孔器1375.4.2移动式高压泵站141第6章水射流与水力压裂联作增渗机理1426.1小直径穿层钻孔水力压裂的理论分析1426.1.1小直径钻孔水力压裂裂隙的起裂与扩展1436.1.2小直径钻孔水力压裂裂隙扩展的影响因素1466.2水射流扩孔后定向压裂裂隙的起裂机理1506.2.1水射流扩孔对水力压裂裂隙扩展的影响1516.2.2水射流扩孔后控制孔的定向导控作用机理1526.3三维旋转水射流与水力压裂联作增渗数值分析1556.3.1模拟软件简介1556.3.2物理模型1576.3.3数值分析方案1576.3.4数值模拟结果分析158第7章三维旋转水射流扩孔(割缝)装备研制及地面联机试验1877.1煤矿现场用喷嘴的设计原理1877.2组合高压旋转水射流喷头及喷嘴1897.3螺旋辅助排渣高压钻杆1917.4回转式高压旋转接头1937.5高压水泵及配套装置1957.6井下高压水射流作业远程监测与控制系统1997.7井下高压旋转水射流扩孔(割缝)系统2007.7.1井下高压旋转水射流扩孔(割缝)系统的组成2007.7.2系统研制期间取得的专利2007.7.3井下移动高压水力泵站系统样机地面联机调试200第8章三维旋转水射流与水力压裂联作增渗技术在瓦斯抽采中的应用2038.1三维旋转水射流与水力压裂联作增渗工艺2038.2三维旋转水射流扩孔与水力压裂联作增渗工艺流程2048.3增渗效果考察方法2068.4不同增渗技术在煤矿瓦斯抽采中的应用2078.4.1三维旋转水射流扩孔技术的现场应用2078.4.2控制孔导控定向水力压裂技术的现场应用2118.4.3水射流扩孔与周边孔压裂联作增渗技术的现场应用2158.4.4控制孔导控下水射流扩中心孔后定向水力压裂技术的现场应用217参考文献227
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