煤层气水平井穿层压裂研究:裂缝扩展与影响因素
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更新于2024-09-03
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"煤层气水平井穿层压裂裂缝扩展机理"
本文主要探讨了煤层气水平井穿层压裂技术的裂缝扩展机理,这是为了在实际操作中提供坚实的理论基础。研究采用大尺寸真三轴测试系统,通过模拟实验来分析地应力、天然裂缝以及岩石弹性模量等因素如何影响水力裂缝的形成和发展。
首先,研究指出,在选择煤层气开发的地层时,应优先考虑垂向应力与最大水平应力差较大的区域(至少5 MPa)。这样的地层条件有利于水力裂缝的形成,因为较大的应力差能导致更大的裂缝开启宽度,从而提高煤层气的开采效率。
其次,弹性模量对水力裂缝扩展有显著影响。在高弹性模量的岩层中,裂缝内的压力更高,这会促使裂缝进一步扩展,增强压裂效果。这意味着在弹性模量较高的地质条件下,压裂液可以更有效地驱动裂缝增长,增加气体的释放路径。
再者,天然裂缝的存在对水力裂缝扩展的影响非常复杂。它不仅与裂缝的逼近角有关,还与天然裂缝的宽度和注入到水力裂缝中的压力密切关联。当水力裂缝内注入压力较低(如10 MPa)且天然裂缝较宽(如0.05 mm)时,水力裂缝容易受到天然裂缝的影响,两者交汇后,裂缝会沿着天然裂缝的方向继续扩展。相反,如果注入压力较高(如30 MPa),天然裂缝对水力裂缝扩展的影响就会减弱,裂缝可能更多地按照自身方向发展,而不是沿着原有的天然裂缝。
这项研究揭示了在煤层气水平井穿层压裂过程中,地应力、岩石物理特性(如弹性模量)和天然裂缝状态是决定压裂效果的关键因素。这些发现对于优化压裂设计,提高煤层气开采效率具有重要意义,同时也为未来的现场实践提供了重要的理论指导。通过深入理解这些因素,工程师可以更精确地预测和控制压裂过程,减少不必要的成本,提高能源的可持续性开采。
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