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高压电脉冲-水力压裂耦合过程中岩体缝间扰动规律研究

饶平平 宁肯 崔纪飞

饶平平, 宁肯, 崔纪飞. 高压电脉冲-水力压裂耦合过程中岩体缝间扰动规律研究[J]. 地质科技通报. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230364
引用本文: 饶平平, 宁肯, 崔纪飞. 高压电脉冲-水力压裂耦合过程中岩体缝间扰动规律研究[J]. 地质科技通报. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230364
Numerical study on the disturbance law between rock fractures in the coupling process of high voltage electric pulse- hydraulic fracturing[J]. Bulletin of Geological Science and Technology. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230364
Citation: Numerical study on the disturbance law between rock fractures in the coupling process of high voltage electric pulse- hydraulic fracturing[J]. Bulletin of Geological Science and Technology. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230364

高压电脉冲-水力压裂耦合过程中岩体缝间扰动规律研究

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230364

Numerical study on the disturbance law between rock fractures in the coupling process of high voltage electric pulse- hydraulic fracturing

  • 摘要: 为了研究高压电脉冲-水力压裂岩体缝间扰动及裂缝扩展规律,以弹性力学、断裂力学、损伤力学为基础,采用扩展有限元法对高压电脉冲在水压(3 MPa)下的放电过程进行了数值计算,并对岩体裂缝进行了分析。结果表明:在5 kV放电电压下,高压电脉冲-水力压裂较传统水力压裂的最大裂缝宽度提高了35%,且随着放电电压增大,裂缝的最大缝宽和起裂压力均增大,缝间干扰能力增强。此外,岩体中缝间干扰还与主应力差、注入速率、裂缝数量有关。具体而言,在相同的电压下,注入速率越快,裂缝长度越长,应力阴影效果越明显,缝间扰动越强;在注入速率相同的情况下,主应力差越大,裂缝朝最大主应力延伸的方向性越明显,起裂压力和最大缝宽均随着主应力差的增大而减小;多个裂缝分支可以同时扩展并相互交叉,三条裂缝的应力阴影区比两条裂缝的影响范围更广。研究结果旨在为水下高压电脉冲压裂和煤层增透技术的研究提供理论依据和研究方法,并且为实际工程人为控制裂缝奠定一定基础。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2023-06-28
  • 网络出版日期:  2024-01-20

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