为揭示水力压裂对煤体复电阻率的影响规律,并以此为基础通过复电阻率法评价水力压裂效果,研究以焦作赵固煤矿无烟煤为对象,制作了柱形煤样,并建立了水力压裂复电阻率测量系统。实验中采用恒定的交变电流,在0~200 kHz频率范围内,测量了水力压裂前后煤样的电容、复电阻率模值和相位,分析了压裂前后煤体复电阻率频散特征。
研究结果表明,在0~100 Hz频率范围内,煤样激发极化受频率的影响较小,这意味着可以使用区间内任意频率的电流来监测水力压裂的效果。同时,煤样模值的变化主要受煤中水含量的影响,由于水填充至压裂产生的新生裂隙,导致压裂后的模值较压裂前减小,且模值曲线整体向下偏移。偏移量越大,压裂效果越好,这为复电阻率法提供了有效的压裂效果评判指标。实验还发现,相位的峰值点受电流频率和煤样电容容量的影响,水力压裂增加了煤样内部的裂隙,使得煤样电容容量发生变化,从而导致相位峰值点发生偏移,偏移量的大小同样反映了压裂效果的优劣。
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