李　健

瞬變電磁法流場(chǎng)探測(cè)結(jié)果分析

李健1*

1.六盤水師范學(xué)院礦業(yè)工程系，貴州六盤水553004；

2.瓦斯災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(jié)構(gòu)電阻率的變化，分析煤層水力壓裂后流場(chǎng)特征以及煤體破裂、裂隙延伸擴(kuò)展以及含水性增大的過(guò)程。通過(guò)采用瞬變電磁法對(duì)煤層水力壓裂流場(chǎng)進(jìn)行了相關(guān)探測(cè)，得出了在高壓水流場(chǎng)的作用下，水力壓裂影響半徑可達(dá)30m以上并且壓裂影響區(qū)域具有不均勻性，在應(yīng)力釋放區(qū)容易出現(xiàn)水流通道，形成卸壓帶。

關(guān)鍵詞：水力壓裂；瞬變電磁；水流場(chǎng)；電阻率；裂隙發(fā)育

一、瞬變電磁法探測(cè)原理

瞬變電磁法(簡(jiǎn)稱“TEM”)是以巖石的導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)，通過(guò)發(fā)送脈沖場(chǎng)，形成感應(yīng)二次場(chǎng)，并在一次脈沖的間歇時(shí)間中接受由回線或者電偶極感應(yīng)，電源采用不接地線或者接地線的形式，在地下良好導(dǎo)體受到激勵(lì)產(chǎn)生了非穩(wěn)定性電磁場(chǎng)[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(xiàn)實(shí)情況下，由于煤層內(nèi)部的裂隙結(jié)構(gòu)特征以及含水性，都會(huì)導(dǎo)致煤層的電阻率急劇的降低[6]。

二、探測(cè)過(guò)程

本次試驗(yàn)工作在18個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行多個(gè)方向的瞬變電磁法探測(cè)，探測(cè)方向?yàn)閴毫褌?cè)幫水平方向、仰30°方向、俯30°方向，共計(jì)90個(gè)物理點(diǎn)，對(duì)壓裂鉆孔孔口100m范圍進(jìn)行探測(cè)，如圖2所示。

圖2　工作量布置示意圖

三、探測(cè)結(jié)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(biāo)為探測(cè)深度，橫坐標(biāo)為探測(cè)點(diǎn)位，剖面圖中藍(lán)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(yīng)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(dǎo)電性條件發(fā)生了變化，煤體破裂、含水性強(qiáng)的煤巖體其電阻率值降低，視電阻率變化值明顯區(qū)域主要在迎頭正前方5號(hào)點(diǎn)、30號(hào)點(diǎn)的水平方向、仰30°方向以及75號(hào)點(diǎn)的俯30°方向上。

四、結(jié)論

壓裂影響區(qū)域具有不均勻性，過(guò)早的將大裂隙溝通，造成壓裂液在低滲區(qū)段短路流動(dòng)，將給水力壓裂的持續(xù)進(jìn)行帶來(lái)不利影響。

由于煤層賦存地質(zhì)條件的不均勻性，要達(dá)到理想的壓裂效果，必須要對(duì)水力壓裂的工藝進(jìn)行優(yōu)化。由于煤層頂、底板為巖層，其強(qiáng)度要大于煤層，因此對(duì)于完整的煤層圍巖，水力壓裂一般只會(huì)限制在煤層進(jìn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]王國(guó)鴻，徐贊.水力壓裂技術(shù)提高低透氣性煤層瓦斯抽放量淺析[J].煤礦安全，2010，41(8)：120-124.

[2]牛之璉.時(shí)間域電磁法原理[M].成都：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1992.

[3]程德福.近區(qū)磁源瞬變電磁法信號(hào)檢測(cè)技術(shù)研究[D].吉林大學(xué)，2001.

[4]Fisher MK，Winght BM，Davidson，et al.Integrating Fracture Mapping Technologies to Optimize Stimulations in the Barnett shale[C].SPE 77441，2002.

[5]李貅.瞬變電磁測(cè)深的理論與應(yīng)用[M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

[6]張保祥，劉春華.瞬變電磁法在地下水勘查中的應(yīng)用研究綜述[J].地下水，2004，26(2)：129-133.

[7]楊其鑾.關(guān)于煤屑瓦斯擴(kuò)散規(guī)律的試驗(yàn)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(jiǎn)介：李健(1986-)，男，山東淄博人，碩士，六盤水師范學(xué)院采礦工程教研室，講師，主要從事采礦工程專業(yè)的教學(xué)與研究工作。任芳1張林良2

中圖分類號(hào)：P631.81

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-0049-(2016)10-0181-01