煤系页岩水力压裂声发射时频特征试验研究

来源：中国安全科学学报杂志2017年第10期北京时间：

作者：唐巨鹏, 路江伟, 许鹏, 丁佳会, 齐桐

单位：辽宁工程技术大学 力学与工程学院,辽宁 阜新 123000

摘要：为深入研究煤系页岩的水力压裂过程及特征,以阜新孙家湾矿煤系页岩为研究对象,首先采用三轴水力压裂模拟装置进行实验室压裂模拟试验;然后利用短时傅里叶变换(STFT)对所得原始声发射信号进行时频转换,得到时频参数与裂缝起裂、扩展间关系规律。研究结果表明:幅值变化率可以作为判断起裂阶段与扩展阶段的指标,起裂阶段幅值变化率随水平地应力差增大而增大,扩展阶段幅值变化率随水平地应力差增大而先增大后减小;水平地应力差为0、0.2和0.4 MPa时,起裂阶段幅值变化率分别是扩展阶段的2.88、3.14和5.36倍;裂缝起裂与扩展阶段主频大小与水平地应力差均成线性递减关系;进入扩展阶段,主频增加至起裂阶段的2、1.96和1.99倍。

关键词：水力压裂,裂缝起裂,裂缝扩展,煤系页岩,声发射,时频分析

基金资助：国家重点研发计划(2016YFC0600901);国家自然科学基金面上项目资助(51374119);辽宁省高等学校优秀人才支持计划(LR2015028);辽宁省自然科学基金资助(2014020156)。