脉动水力压裂能够通过强化煤体的疲劳损伤破坏有效改善煤层渗透特性,脉动频率和流量是影响脉动水力压裂煤岩致裂效果的关键参量,但是针对脉动频率和流量对煤岩水力压裂裂隙演化的影响机制研究还不够充分.依托研制的可以持续产生一定频率脉动压力波的脉动水力压裂实验系统,开展了不同脉动频率和流量的脉动水力压裂物理相似实验,分析了静压压裂与脉动压裂压力曲线、声发射能量率、累积能量以及试件宏观破裂形态.结果表明:相同流量时,和静压压裂对比,脉动压裂在增压阶段和峰值阶段表现出不同的特征,其压力上升趋势呈"内凹"特征,后期增速高于前期,且疲劳作用时间长,破裂压力低,裂隙扩展形态复杂,随着脉动频率降低,这些特征更加明显;相同脉动频率时,流量越小,疲劳作用时间长,破裂压力低,裂隙越发育.在作用效果上,脉动频率和流量有一定的相似之处,脉动频率和流量越高,压裂效果越接近静压压裂,而在作用机理上,脉动频率改变了单位时间内的脉动波对试件的冲击次数,流量则是通过脉动波的幅值改变脉动压裂的疲劳效应.结合两个参量组合特点,提出了脉动频率与流量协同控制的脉动压裂工艺.

国家科技重大专项资助项目（2016ZX05045-004）；国家自然科学基金资助项目（51604045）；

1 脉动压力发生装置的研发及其原理
2 实验方案
2.1 相似试件
2.2 实验系统
2.3 实验步骤
3 结果与分析
3.1 实验结果
3.2 脉动频率的作用效果分析
3.2.1 不同脉动频率条件下的压裂过程
3.2.2 不同脉动频率条件下的压裂试件破坏特征
3.3 流量的作用效果分析
3.4 脉动频率与流量协同控制机制讨论
4 结 论

李全贵,武晓斌,翟成,胡千庭,倪冠华,闫发志,徐吉钊,张跃兵.脉动水力压裂频率与流量对裂隙演化的作用[J].中国矿业大学学报,2021,50(06):1067-1076.