脱水与煤层气排采过程中的煤体强度
地球物理
2025-03-12 v2
摘要
理解煤的力学性质对脱水和气体排采的响应对于评估钻孔稳定性及设计煤层气（CSG）加密井至关重要。尽管其十分重要，但这些过程对煤体强度的全面影响仍鲜有探讨。本研究旨在通过结合煤样的 micro-CT 成像、声波测试和力学测试结果来量化这些影响。micro-CT 成像通过聚焦裂隙孔隙度和裂隙强度（P32 因子）等参数，提供了对煤体内部结构的洞察。声波测试测量了在干燥和潮湿条件下的动态特性，包括纵波、横波速度（Vp 和 Vs）以及动态杨氏模量（Ed）。带有声发射（AE）监测的力学测试评估了杨氏模量（Es）和单轴抗压强度（UCS）等静态特性。主要发现如下： micro-CT 成像显示煤的裂隙孔隙度与 P32 之间存在强相关性，为煤的微观结构提供了详细洞察； 力学测试显示，干样品的 Es 高出 10%，UCS 高出 31%，表明脱水提高了煤体强度，但也可能促进脆化； 湿样品在声波测试中表现出更高的 Vp 和 Ed，表明含水饱和度显著影响声波测量。这些发现增进了对脱水和气体排采影响的理解，为煤层气（CSG）作业中更先进的地质力学模型奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2503.06561,
title = {Coal Strength with Dewatering and Coal Seam Gas Depletion},
author = {Jimmy Xuekai Li and Thomas Flottmann and Max Millen and Shuai Chen and Yixiao Huang and Zhongwei Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.06561},
year = {2025}
}