李　健

瞬变电磁法流场探测结果分析

李健1*

1.六盘水师范学院矿业工程系，贵州六盘水553004；

2.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆400037

摘要：基于瞬变电磁的工作原理，利用煤层孔隙-裂隙结构电阻率的变化，分析煤层水力压裂后流场特征以及煤体破裂、裂隙延伸扩展以及含水性增大的过程。通过采用瞬变电磁法对煤层水力压裂流场进行了相关探测，得出了在高压水流场的作用下，水力压裂影响半径可达30m以上并且压裂影响区域具有不均匀性，在应力释放区容易出现水流通道，形成卸压带。

关键词：水力压裂；瞬变电磁；水流场；电阻率；裂隙发育

一、瞬变电磁法探测原理

瞬变电磁法(简称“TEM”)是以岩石的导电性差异为基础，通过发送脉冲场，形成感应二次场，并在一次脉冲的间歇时间中接受由回线或者电偶极感应，电源采用不接地线或者接地线的形式，在地下良好导体受到激励产生了非稳定性电磁场[4]。瞬变电磁法的工作原理如图1所示。

图1　THM法工作原理示意图

一般情况下，不含水的煤岩体电阻率是极大的，但是在现实情况下，由于煤层内部的裂隙结构特征以及含水性，都会导致煤层的电阻率急剧的降低[6]。

二、探测过程

本次试验工作在18个点位进行多个方向的瞬变电磁法探测，探测方向为压裂侧帮水平方向、仰30°方向、俯30°方向，共计90个物理点，对压裂钻孔孔口100m范围进行探测，如图2所示。

图2　工作量布置示意图

三、探测结果分析

图3为反演、绘制的水力压裂前、后不同方位等视电阻率剖面图，图中纵坐标为探测深度，横坐标为探测点位，剖面图中蓝色→黄色→红色代表视电阻率值由低→中→高的变化，图中不同等值线反映了其相应视电阻率值的大小。

图3　水力压裂前、后俯30°方向等视电阻率剖面图

水力压裂后煤层的导电性条件发生了变化，煤体破裂、含水性强的煤岩体其电阻率值降低，视电阻率变化值明显区域主要在迎头正前方5号点、30号点的水平方向、仰30°方向以及75号点的俯30°方向上。

四、结论

压裂影响区域具有不均匀性，过早的将大裂隙沟通，造成压裂液在低渗区段短路流动，将给水力压裂的持续进行带来不利影响。

由于煤层赋存地质条件的不均匀性，要达到理想的压裂效果，必须要对水力压裂的工艺进行优化。由于煤层顶、底板为岩层，其强度要大于煤层，因此对于完整的煤层围岩，水力压裂一般只会限制在煤层进。

[参考文献]

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[2]牛之琏.时间域电磁法原理[M].成都：中南工业大学出版社，1992.

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[5]李貅.瞬变电磁测深的理论与应用[M].西安：陕西科学技术出版社，2002.

[6]张保祥，刘春华.瞬变电磁法在地下水勘查中的应用研究综述[J].地下水，2004，26(2)：129-133.

[7]杨其銮.关于煤屑瓦斯扩散规律的试验研究[J].煤矿安全，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

** 作者简介：李健(1986-)，男，山东淄博人，硕士，六盘水师范学院采矿工程教研室，讲师，主要从事采矿工程专业的教学与研究工作。任芳1张林良2

中图分类号：P631.81

文献标识码：A

文章编号：1006-0049-(2016)10-0181-01