Simulation study on hydrothermal phase transition double-hole fracturing and gas extraction

钻孔 水力压裂 磁导率 热液循环 煤矿开采 分形维数 致密气 甲烷 萃取(化学) 石油工程 煤层气 主应力 气体压力 有效应力 断裂(地质) 压裂液 压力(语言学) 地质学 天然气 分形 粉碎 覆岩压力 矿物学 流体力学 岩土工程 相对渗透率 孔隙水压力 相(物质)
作者
Xiaofei Wang,Shaobin Hu,Enyuan Wang,Linzhi Xi
出处
期刊:Physics of Fluids [American Institute of Physics]
卷期号:37 (12)
标识
DOI:10.1063/5.0301872
摘要

As coal mining depths increased, ground stresses intensified and coal seam permeability decreased, making it necessary to employ fracturing measures to enhance permeability improvement within the coal seam. Hydrothermal phase transition technology combines the advantages of high-temperature, high-pressure water wedging and dynamic impact, presenting promising prospects for application in enhancing permeability within deep coal seams. The study established dual-borehole hydrothermal phase-change fracturing and gas extraction models. By controlling variations in borehole spacing and in situ stress parameters, distinct fluid temperature–pressure variation curves and fracturing outcomes were obtained. The damage fracture extraction method was employed to establish a coalbed methane extraction model, validating the extraction efficacy under varying borehole spacings and in situ stress conditions. The principal conclusions were: (1) the damage fractal dimension of dual-hole fracturing first increased and then decreased as the hole spacing decreased, achieving optimal fracturing results at a spacing of 1200 mm under specific experimental conditions. (2) When stress in the x- or y-direction increased, the angle between the corresponding damage propagation direction and the principal stress direction decreased. (3) At inter-hole spacings of 800 and 1000 mm, the fluid pressure within the fractures between holes showed no significant reduction. (4) In dual-hole fracturing gas extraction, a hole spacing of 1200 mm was the fastest to reduce gas pressure, indicating that the area of damage fractures generated by hydrothermal phase-change fracturing is the primary factor influencing gas extraction.

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