本發(fā)明涉及一種模擬煤巖體內(nèi)復(fù)雜天然裂縫結(jié)構(gòu)的方法。

背景技術(shù)：

煤層氣具有熱值高、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)，是一種優(yōu)質(zhì)清潔的新能源，可以被廣泛用于居民生活燃料、化工原料、發(fā)電燃料、工業(yè)燃料等，最近一、二十年來(lái)逐漸從研究階段走向了開(kāi)發(fā)利用階段。我國(guó)煤層氣的賦存具有非均質(zhì)性、低壓、低滲和低飽和度的特點(diǎn)，大量的煤層氣吸附在煤上，而煤層中的天然裂隙通常被水飽和，所以注定煤層氣的開(kāi)采方式與普通天然氣、頁(yè)巖氣的開(kāi)采都不同，需要一定的增透措施來(lái)提高煤儲(chǔ)層中煤層氣的導(dǎo)流能力、改變煤儲(chǔ)層的滲透性，為煤層氣提供“高速運(yùn)移通道”。在眾多煤層卸壓增透措施中，水力壓裂技術(shù)是“三低”煤層氣開(kāi)采的重要增透卸壓措施之一，在國(guó)內(nèi)外已得到廣泛運(yùn)用。在煤巖體中壓裂產(chǎn)生的水力裂縫在遇到天然裂縫后，擴(kuò)展規(guī)律復(fù)雜多變，天然裂縫的存在嚴(yán)重影響了煤儲(chǔ)層壓裂的成敗。由于煤巖體賦存深度大，原煤的采集困難、耗時(shí)費(fèi)力，導(dǎo)致對(duì)于天然裂縫的研究尚未形成體系。因此，在成型試件時(shí)使用冰塊模擬天然裂縫結(jié)構(gòu)是非常有必要的。目前，該方面的研究尚處于空白期，鑒于此，本發(fā)明提出運(yùn)用冰塊在成型試件的過(guò)程中模擬天然裂縫，不僅操作簡(jiǎn)單，而且省時(shí)省力，在很大程度上能模擬煤儲(chǔ)層中的天然裂縫結(jié)構(gòu)，為水力壓裂實(shí)驗(yàn)提供了原材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種模擬煤巖體內(nèi)復(fù)雜天然裂縫結(jié)構(gòu)的方法，能夠起到模擬實(shí)際煤儲(chǔ)層中天然裂縫的結(jié)構(gòu)的作用，具有簡(jiǎn)便易操作、省時(shí)、省力節(jié)約材料的特點(diǎn)，能夠大幅減少現(xiàn)場(chǎng)原煤采集的工作量，為水力壓裂實(shí)驗(yàn)提供了原材料。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種模擬煤巖體內(nèi)復(fù)雜天然裂縫結(jié)構(gòu)的方法，包括成型試件的模具、水泥、石膏、煤粉、水、水桶、冰箱、木板；包括：①在地面組裝成型試件的模具，確保模具的連接處緊密；②用刷子把機(jī)油均勻地涂抹至模具的內(nèi)表面；③按照特定的配比，將水泥、石膏、煤粉、水按照一定的配比在水桶中攪拌均勻；④將混合物倒入成型試件的模具內(nèi)；⑤按照實(shí)際沒(méi)儲(chǔ)層中天然裂縫的結(jié)構(gòu)，放入混合物中；⑥用木板將混合物的上端面推平，使其達(dá)到較高的端面平整度。

所述的冰塊是由水成型，具有不同的形狀，在成型試件時(shí)放入試件內(nèi)，待冰塊融化后會(huì)形成不同的裂隙結(jié)構(gòu)，達(dá)到模擬天然裂縫的作用。

將攪拌均勻的混合物倒入模具時(shí)，速度要快，以防混合物結(jié)塊。

各部件的作用如下：

（1）成型試件的模具，材質(zhì)是鋼板，首先模具是拆分的，成型試件前將其進(jìn)行組裝，可以起到固定混合物形狀的作用；（2）水泥、石膏、煤粉、水，成型試件混合物的原材料；（3）水桶，將稱(chēng)量好的水泥、石膏、煤粉倒入水桶中，然后將其攪拌均勻，把稱(chēng)量好的水倒入水桶內(nèi)攪拌均勻；（4）冰箱，將水制造成不同的形狀，以模擬實(shí)際煤儲(chǔ)層中的天然裂縫結(jié)構(gòu)；（5）木板，平整倒入模具內(nèi)的混合物表面，以提高試件端面的平整度。

本發(fā)明的有益效果為：

（1）將冰塊放入成型的試件中，能夠模擬煤儲(chǔ)層中的天然裂縫結(jié)構(gòu)，而且具有很高的契合度，具有節(jié)約煤礦井下原煤的采集、節(jié)省人力物力財(cái)力的優(yōu)點(diǎn)；

（2）運(yùn)用水泥、石膏、煤粉、水，根據(jù)特定配比成型混合物，混合物的力學(xué)性能與原煤的力學(xué)性能一致，使水力壓裂結(jié)果能夠更好地與煤礦井下壓裂結(jié)果相一致；

（3）將冰塊放入混合物中，待冰塊溶化后能夠模擬煤儲(chǔ)層中復(fù)雜的天然裂縫結(jié)構(gòu)，具有實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、省時(shí)省力的特點(diǎn)；

（4）針對(duì)需要開(kāi)展水力壓裂實(shí)驗(yàn)時(shí)，運(yùn)用冰塊模擬天然裂縫的方法可以最短時(shí)間地成型實(shí)驗(yàn)所用試件。

本發(fā)明對(duì)于研究煤儲(chǔ)層中天然裂縫對(duì)水力壓裂的影響，可以運(yùn)用冰塊有效、快速地模擬天然裂縫，而且原材料選取方便，省去了去煤礦井下采集原煤這一過(guò)程，在很大程度上節(jié)省了人力、物力、財(cái)力。通過(guò)冰塊形成不同的形狀，預(yù)置到試件內(nèi)部，可以模擬不同尺寸、不同方位、不同角度等復(fù)雜的天然裂縫結(jié)構(gòu)。

通過(guò)冰塊融化后形成裂隙結(jié)構(gòu)這一方法，能夠大幅減少原煤采集的困難，避免資金等資源的浪費(fèi)，為研究天然裂縫對(duì)水力壓裂的影響提供了原材料這一保障。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)一步詳細(xì)地描述。一種模擬煤巖體內(nèi)復(fù)雜天然裂縫結(jié)構(gòu)的方法，包括成型試件的模具、水泥、石膏、煤粉、水、水桶、冰箱、木板，包括以下步驟：

（1）在地面組裝成型試件的模具，確保模具的連接處緊密；

（2）用刷子把機(jī)油均勻地涂抹至模具的內(nèi)表面；

（3）按照特定的配比，將水泥、石膏、煤粉、水按照一定的配比在水桶中攪拌均勻；

（4）將混合物倒入成型試件的模具內(nèi)，速度要快，以防混合物結(jié)塊；

（5）按照實(shí)際煤儲(chǔ)層中天然裂縫的結(jié)構(gòu)，利用水成型不同形狀的冰塊，在成型試件時(shí)放入試件內(nèi)，待冰塊融化后會(huì)形成不同的裂隙結(jié)構(gòu)，達(dá)到模擬天然裂縫的作用；

（6）用木板將混合物的上端面推平，使其達(dá)到較高的端面平整度；

（7）當(dāng)試件養(yǎng)護(hù)完成后開(kāi)展水力壓裂實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以觀察天然裂縫對(duì)水力壓裂的影響；

（8）該一種模擬煤巖體內(nèi)復(fù)雜天然裂縫結(jié)構(gòu)的方法能夠起到模擬實(shí)際煤儲(chǔ)層中天然裂縫的結(jié)構(gòu)的作用，具有簡(jiǎn)便易操作、省時(shí)省力的特點(diǎn)，能夠大幅減少現(xiàn)場(chǎng)原煤采集的工作量，為水力壓裂實(shí)驗(yàn)提供了原材料。