瞬變電磁法流場探測結果分析

李　健

瞬變電磁法流場探測結果分析

李健1*

1.六盤水師范學院礦業工程系，貴州六盤水553004；

2.瓦斯災害監控與應急技術國家重點實驗室，重慶400037

摘要：基于瞬變電磁的工作原理，利用煤層孔隙-裂隙結構電阻率的變化，分析煤層水力壓裂后流場特征以及煤體破裂、裂隙延伸擴展以及含水性增大的過程。通過采用瞬變電磁法對煤層水力壓裂流場進行了相關探測，得出了在高壓水流場的作用下，水力壓裂影響半徑可達30m以上并且壓裂影響區域具有不均勻性，在應力釋放區容易出現水流通道，形成卸壓帶。

關鍵詞：水力壓裂；瞬變電磁；水流場；電阻率；裂隙發育

一、瞬變電磁法探測原理

瞬變電磁法(簡稱“TEM”)是以巖石的導電性差異為基礎，通過發送脈沖場，形成感應二次場，并在一次脈沖的間歇時間中接受由回線或者電偶極感應，電源采用不接地線或者接地線的形式，在地下良好導體受到激勵產生了非穩定性電磁場[4]。瞬變電磁法的工作原理如圖1所示。

圖1　THM法工作原理示意圖

一般情況下，不含水的煤巖體電阻率是極大的，但是在現實情況下，由于煤層內部的裂隙結構特征以及含水性，都會導致煤層的電阻率急劇的降低[6]。

二、探測過程

本次試驗工作在18個點位進行多個方向的瞬變電磁法探測，探測方向為壓裂側幫水平方向、仰30°方向、俯30°方向，共計90個物理點，對壓裂鉆孔孔口100m范圍進行探測，如圖2所示。

圖2　工作量布置示意圖

三、探測結果分析

圖3為反演、繪制的水力壓裂前、后不同方位等視電阻率剖面圖，圖中縱坐標為探測深度，橫坐標為探測點位，剖面圖中藍色→黃色→紅色代表視電阻率值由低→中→高的變化，圖中不同等值線反映了其相應視電阻率值的大小。

圖3　水力壓裂前、后俯30°方向等視電阻率剖面圖

水力壓裂后煤層的導電性條件發生了變化，煤體破裂、含水性強的煤巖體其電阻率值降低，視電阻率變化值明顯區域主要在迎頭正前方5號點、30號點的水平方向、仰30°方向以及75號點的俯30°方向上。

四、結論

壓裂影響區域具有不均勻性，過早的將大裂隙溝通，造成壓裂液在低滲區段短路流動，將給水力壓裂的持續進行帶來不利影響。

由于煤層賦存地質條件的不均勻性，要達到理想的壓裂效果，必須要對水力壓裂的工藝進行優化。由于煤層頂、底板為巖層，其強度要大于煤層，因此對于完整的煤層圍巖，水力壓裂一般只會限制在煤層進。

[參考文獻]

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[7]楊其鑾.關于煤屑瓦斯擴散規律的試驗研究[J].煤礦安全，1987，18(2)：9-16.

The results of transient electromagnetic method flow field analysis

LI Jian，REN Fang，ZHANG Lin-liang

1.Liupanshui Teachers College of Mining Engineering，Liupanshui City，Guizhou Province 553004；2.State Key Laboratory Emergency gas disaster monitoring technology，Chongqing 400037，China

Abstract ：Based on the TEM works，the use of coal seam void-change crack resistivity structure，analysis of hydraulic fracturing of coal seam coal flow field characteristics and fracture，crack extension and expansion of the process of increasing the water.By using transient electromagnetic method to seam hydraulic fracturing flow field associated probing，obtained under the effect of high pressure water field，the impact of hydraulic fracturing and fracturing radius of up to 30m above the affected area has unevenness in stress relief area prone to water flow path formed with relief.

Key words ：Hydraulic fracturing；Transient electromagnetic；Flow field；Resistivity；Fissures

** 作者簡介：李健(1986-)，男，山東淄博人，碩士，六盤水師范學院采礦工程教研室，講師，主要從事采礦工程專業的教學與研究工作。任芳1張林良2

中圖分類號：P631.81

文獻標識碼：A

文章編號：1006-0049-(2016)10-0181-01