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Estimating the Hydraulic Conductivity of Deep Fractured Rock Strata from High-pressure Injection Tests
Mine Water and the Environment ( IF 2.8 ) Pub Date : 2019-11-07 , DOI: 10.1007/s10230-019-00646-w
Zhen Huang , Shijie Li , Kui Zhao , Yun Wu , Wei Zeng , Hongwei Xu

Deep coal mining in the Yanzhou coalfield is threatened by a confined Ordovician limestone aquifer where water pressure exceeds 10 MPa. High-pressure injection tests are widely used to characterize the hydraulic properties of water-resisting fractured rock strata under such conditions, although estimating hydraulic conductivity remains an issue. This paper presents an approach to estimate it, using data from several high-pressure injection tests by accounting for the flow conditions. Typical P – Q curves obtained from the injection tests were summarized and divided into Darcian and non-Darcian flow phases, and an equation was proposed to estimate the hydraulic conductivity of fractured rocks. The hydraulic conductivity is pressure dependent and increased by injection pressure in the non-Darcian flow phase, due to hydraulic fracturing. As one would expect, the hydraulic conductivity estimated using the new equation was much greater than that estimated using Darcy’s law. Der Kohleabbau im Yanzhou Kohlefeld ist durch einen gespannten Kalksteingrundwasserleiter (Ordovizium) mit einem Wasserdruck von über 10 MPa gefährdet. Zur Untersuchung der hydraulischen Eigenschaften wasserbeständiger, geklüfteter Gesteinsschichten werden unter den genannten Bedingungen häufig Hochdruckinjektionstests verwendet. Dennoch bleibt die Abschätzung der hydraulischen Leitfähigkeit ein Problem. Dieser Artikel stellt einen Ansatz zur Abschätzung der hydraulischen Leitfähigkeit mit Daten aus verschiedenen Hochdruckinjektionstests vor. Typische P-Q-Kurven aus Injektionstests wurden zusammengefasst und in Phasen mit Darcy-Strömung und mit Nicht-Darcy-Strömung unterteilt. Zur Abschätzung der hydraulischen Leitfähigkeit von Kluftgesteinen wurde eine Gleichung aufgestellt. Die hydraulische Leitfähigkeit ist druckabhängig und steigt mit zunehmendem Injektionsdruck in der Phase der Nicht-Darcy-Strömung durch hydraulische Kluftbildung an. Die mit der neuen Gleichung ermittelte hydraulische Leitfähigkeit ist erwartungsgemäß höher als die Abschätzung mit Hilfe des Darcy-Gesetzes. La minería profunda de carbón en el campo de Yanzhou está amenazada por un acuífero de piedra caliza ordovícico confinado donde la presión del agua supera los 10 MPa. Las pruebas de inyección a alta presión se utilizan ampliamente para caracterizar las propiedades hidráulicas de los estratos de roca fracturados resistentes al agua en tales condiciones, aunque la estimación de la conductividad hidráulica sigue siendo un problema. Este trabajo presenta un enfoque para estimarlo utilizando datos de varias pruebas de inyección de alta presión al considerar las condiciones de flujo. Las curvas P-Q típicas obtenidas de las pruebas de inyección se resumieron y dividieron en fases de flujo Darciano y no Darciano y se propuso una ecuación para estimar la conductividad hidráulica de las rocas fracturadas. La conductividad hidráulica depende de la presión y se incrementa por la presión de inyección en la fase de flujo no Darciano debido a la fracturación hidráulica. Como era de esperar, la conductividad hidráulica estimada utilizando la nueva ecuación fue mucho mayor que la estimada utilizando la ley de Darcy. 兖州煤田大采深煤炭开采受水压超过10MPa以上的奥陶系灰岩承压含水层威胁。目前广泛采用高压注水试验来研究阻水裂隙岩层的水力学性能,但目前阻水岩层渗透系数估算仍然是一个难题。提出了一种利用高压注入试验数据估算渗透系数的方法。依据注水试验的典型P-Q曲线,将注水试验划分为达西流和非达西流两个阶段,提出了一个计算裂隙岩体渗透系数的方程。结果发现渗透系数随水压力变化;由于水力压裂作用,渗透系数随非达西流阶段的注水压力增大而增大。因此,用新方程估算的渗透系数远大于使用达西定律的估算值。

中文翻译:

通过高压注入试验估算深裂缝岩层的水力传导率

兖州煤田深部煤炭开采受到奥陶系灰岩承压含水层水压超过 10 MPa 的威胁。尽管估计水力传导率仍然是一个问题,但高压注入测试被广泛用于表征这种条件下防水裂隙岩层的水力特性。本文介绍了一种估计它的方法,通过考虑流动条件,使用来自几个高压注入测试的数据。总结了从注入试验中获得的典型 P-Q 曲线,并将其分为达西和非达西流阶段,并提出了一个方程来估计裂隙岩石的水力传导率。由于水力压裂,水力传导率取决于压力,并且在非达西流动阶段通过注入压力增加。正如人们所料,使用新方程估计的水力传导率比使用达西定律估计的要大得多。Der Kohleabbau im Yanzhou Kohlefeld ist durch einen gespannten Kalksteingrundwasserleiter (Ordovizium) mit einem Wasserdruck von über 10 MPa gefährdet。Zur Untersuchung der hydraulischen Eigenschaften wasserbeständiger, geklüfteter Gesteinsschichten werden unter den genannten Bedingungen häufig Hochdruckinjektionstests verwendet。Dennoch bleibt die Abschätzung der hydraulischen Leitfähigkeit ein 问题。Dieser Artikel stellt einen Ansatz zur Abschätzung der hydraulischen Leitfähigkeit mit Daten aus verschiedenen Hochdruckinjektionstests vor. Typische PQ-Kurven aus Injektionstests wurden zusammengefasst und in Phasen mit Darcy-Strömung und mit Nicht-Darcy-Strömung unterteilt。Zur Abschätzung der hydraulischen Leitfähigkeit von Kluftgesteinen wurde eine Gleichung aufgestellt。Die hydraulische Leitfähigkeit ist druckabhängig und steigt mit zunehmendem Injektionsdruck in der Phase der Nicht-Darcy-Strömung durch hydraulische Kluftbildung an。Die mit der neuen Gleichung ermittelte hydraulische Leitfähigkeit ist erwartungsgemäß höher als die Abschätzung mit Hilfe des Darcy-Gesetzes。La minería profunda de carbón en el campo de Yanzhou está amenazada por un acuífero de piedra caliza ordovícico confinado donde la presión del agua supera los 10 MPa。Las pruebas de inyección a alta presión se utilizan ampliamente para caracterizar las propiedades hidráulicas de los estratos de roca fracturados resententes al agua en tales condiciones, aunque la estimación de la Conductivgue.ulsidad Este trabajo 介绍了 un enfoque para estimarlo utilizando datos de varias pruebas de inyección de alta presión al thinking of las condiciones deflujo。Las curvas PQ típicas obtenidas de las pruebas de inyección se resumieron y dividieron en fases deflujo Darciano y no Darciano y se propuso una ecuación para estimar la Conductividad hidráulica de las rocas fracturadas. La Conductividad hidráulicadependente de la presión y se incrementa por la presión de inyección en la fase deflujo no Darciano debido a la fracturación hidráulica。埃斯佩拉科摩时代, la Conductividad hidráulica estimada utilizando la nueva ecuación fue mucho mayor que la estimada utilizando la ley de Darcy. 兖州煤田大采深煤受水压超过10MPa以上的奥系灰岩承压含水层威胁。一个难题。提出了一种利用高压注入试验数据细节的方法。说明注水试验的典型PQ曲线,将注水试验试验为达西流和非达西流两个阶段,
更新日期:2019-11-07
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