一、主要内容

随着科学技术的发展，为解决以往煤层增透中技术不足的问题，对煤层瓦斯进行高效预抽利用，预防瓦斯事故与降低环境污染问题，获得经济效益最大化，以液氮等超低温流体作为压裂流体的无水压裂技术逐渐受到重视。由于煤层赋存情况复杂，天然煤层中含有水分并且因埋藏深度和围岩透气性等原因使煤层有不同温度，液氮在这种情况下冻融煤体，使得致裂增渗及 瓦斯驱替效果更加明显，更有利于瓦斯高效抽采。观测液氮作用煤体前后的变化对其进行全过程的有效监测。

二、创新点

(1)提供了一套完整的液氮浸没煤样裂纹时空演化及力学参数测试实验装置 。

(2)可在实验室制备不同因素的液氮样煤，系统研究煤体液氮低温冻融致裂增透效应。

(3)可以实现实时对液氮浸没煤样整个过程的实验数据监测，实时的监测煤样在液氮作用下的微细观结构变化，动态分析液氮致裂煤样时，煤体损伤变形破裂的规律和效果。

(4)基于声发射的煤样液氮浸融全过程的弹性波释放次数、强度、能量、波形获取的基础上，实现三维空间定位。

(5)可以实现煤样六个面皆被液氮直接作用，与以往底面不能与液氮直接接触相比，煤样各面实验环境相同，避免个面作用不同产生的破裂影响，减小了实验误差。

(6)结合煤样表面压力与表面形变量、泊松比，得到液氮冻融特征参数与力学参数以及破裂变形三者的关系。

三、主要性能参数

1.隔音罩将液氮浸融反应系统全程罩在其中，可以减少外界环境噪音对内部煤样破裂声信号接收产生影响，以便能得到更加稳定准确的数据。

2.反应釜各部分外贴保温隔热材料。避免液氮在输送途中挥发。

3.超低温应变片贴在煤样表面，信号传输线使用耐低温材料，避免因温度过低而失灵。

4.超低温应变片为3个，分布在煤样表面的竖向、横向和斜向。竖向、横向、斜向的分布可以完整测出煤样在力学变化过程中的各个方向的应力表现。

四、预计经济效益

  本项目液氮伴注辅助工艺能够提高煤层气井的临界解吸压力，缩短产气周期，促进产气。根据现场实际情况，结合软件模拟确定合适温度梯度、液氮冻结时间以及配套的液氮冻结次数等影响因素，开展一系列先导性试验研究与分析，对于煤层气高效开采具有十分重要的意义。项目的实施将给企业带来巨大的经济效益。