航天固体推进剂对煤储层致裂增透试验研究

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 51; no. 9; pp. 121 - 128
• Main Authors: 李军军, 余梦飞, 李国富, 王争, 龚健, 高军科
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 煤与煤层气共采国家重点实验室,山西晋城 048012 01.09.2023; 易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司,山西太原 030031%河南理工大学土木工程学院,河南焦作 454000%湖北航天化学技术研究所,湖北襄阳 441003
• Subjects: 孔壁压力; stress wave propagation; permeability enhancement; 衰减规律; high-energy gas fracturing; aerospace solid propellant; 航天固体推进剂; attenuation law; pressure in the borehole wall; 增透; low permeability coal seam; 低渗透性煤层; 高能气体致裂; 应力波传播
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2022-1022

P618; 高瓦斯低渗透性的煤储层严重制约煤炭和煤层气的高效生产,必须对煤储层进行致裂增透.航天固体推进剂爆燃能够产生大量的高能气体冲击煤储层,可以达到致裂增透煤储层的目的.为研究航天固体推进剂致裂煤体特性,首先以民用航天固体推进剂配方为基底,研发了一种用于煤储层致裂增透的固体推进剂,并对其性能、感度、耐压和耐温性能进行了测试,然后采用模拟煤样开展了航天固体推进剂致裂试验,并对试验过程中的孔壁压力和模拟煤样内应变进行了监测,最后根据试验结果分析了模拟煤样的破坏特征.结果表明:航天固体推进剂性能良好,具备防水、耐压和不产生CO等优点,能够适应煤矿井下的环境.试验过程中孔壁压力时程曲线呈现急速升压阶段、缓慢升压阶段和非线性降压阶段,孔壁压力上升时间约为18 ms;孔内压力峰值较低且分布不均匀,孔中压力峰值为118.1 MPa,孔底压力峰值为85.3 MPa.航天固体推进剂致裂过程中,模拟煤样内产生的应力波由压缩相和拉伸相组成,应力波强度较低、持续时间长并且随距离的增大衰减缓慢.航天固体推进剂致裂煤储层以高能气体的准静态作用为主,应力波能量的利用率较高.研究结果为航天固体推进剂在煤层气开采领域的应用提供了参考.