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深地层煤岩组合体水力压裂裂缝扩展模拟研究

于永军  朱万成  李连崇  魏晨慧  张秀凤  秦超  宋旭  
【摘要】:为进一步分析组合岩体中水力裂缝扩展路径复杂特性,从煤矿坚硬顶底板致裂管理、煤层瓦斯增透以及煤与页岩非常规复合储层压裂角度,建立煤岩组合体模型,分析不同工况下水力裂缝扩展特征并对比破裂压力变化规律。研究发现,本煤层压裂时裂缝复杂度高、扩展路径曲折,益于煤层增透,而不利于坚硬围岩定向管控;在坚硬围岩中压裂时水力裂缝相对平直,利于坚硬顶板定向预裂,但裂缝切穿煤层深度不足,需布置顶底板配对井同步压裂以达到煤层充分增透。增加压裂井的数量时,压裂井及水力裂缝之间产生相互干扰。若兼顾坚硬围岩弱化以及煤层瓦斯增透,需制定合理布井方案,以达到最佳致裂效果,并节约生产成本。页岩储层中赋存天然裂缝的产状影响压裂液滤失及孔隙水压力分布,页岩水力裂缝扩展同时受天然裂缝分布、地应力影响。将不同工况下破裂压力计算结果与部分理论公式结果对比,各种公式所得破裂压力离散,数值计算结果在理论解答变化范围内,并且能更全面地考虑多种储层地质因素、压裂工艺因素对破裂压力的影响。研究结果对于煤矿坚硬围岩管理、煤层增透,以及页岩储层改造方面具备一定参考意义。

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