煤储层天然裂隙系统对水力压裂裂缝扩展形态的影响分析
吕帅锋1
王生维1
刘洪太2
李瑞3
董庆祥4
肖宇航5
申鹏磊2
1.煤与煤层气共采国家重点实验室,山西晋城048012;中国地质大学(武汉)资源学院,湖北武汉4300742.煤与煤层气共采国家重点实验室,山西晋城0480123.重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆4000444.中国地质大学(武汉)资源学院,湖北武汉4300745.华北油田公司勘探开发研究院,河北任丘062550
摘要：煤储层压裂改造过程中,天然裂隙系统对压裂裂缝的开启和延展具有重要影响.通过对沁水盆地寺河、成庄和新元煤矿21口地面煤层气井的井下精细解剖,描述并统计了天然裂隙系统和压裂裂缝形态及类型,并阐明了二者之间的作用关系.结果 表明,煤储层中天然裂隙系统根据成因和规模分为层面裂隙、外生节理、气胀节理、内生裂隙、层理裂隙和微裂隙,且按照裂隙规模和导流能力将其分为4个级别.井下观测的压裂支撑裂缝主要与规模较大的一级天然层面裂隙和外生节理有关,伴生次级天然裂隙对压裂裂缝的扩展影响较小.压裂裂缝主要形态包括垂直裂缝、水平裂缝、“T”型和倒“T”型裂缝、“工”型裂缝等4种,其中,水平压裂裂缝受顶底板和煤层间层面裂隙、宏观煤岩类型间层面裂隙以及构造煤分层的控制.垂直压裂裂缝扩展方向具有选择性,受最大主应力和天然裂隙的共同作用,研究区的最大主应力方向与天然裂隙优势方位间的夹角小于临界夹角,因此垂直压裂裂缝主要沿着煤层外生节理扩展.“T”型和倒“T”型裂缝、“工”型裂缝等复合压裂裂缝形态还受到煤层结构和煤体结构等的共同制约.此外,考虑到天然裂隙对煤岩强度的影响,提出压裂裂缝启裂方向为地应力与煤岩结合力之和最小值的方向.
关键词：煤储层天然裂隙系统压裂裂缝扩展形态启裂准则
分类号：P618.11(矿床学)
资助基金：国家科技重大专项(2016ZX05067)山西省科技重大专项(20181101013)
论文发表日期：2020-07-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 2590-2601 )
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