煤层顶板水平井穿层压裂裂缝扩展模型研究

"软煤储层顶板水平井穿层工况下压裂缝扩展模型" 本文主要探讨了在煤层气开采过程中，如何利用水平井进行穿层压裂以有效扩展裂缝并优化压裂效果。针对华北地区的石炭-二叠系煤田，作者王志荣等人运用断裂力学、损伤力学和流体力学的理论，结合实际现场测量数据，构建了压裂缝扩展的模型。 首先，研究从分析顶板水平井垂直造缝的起裂压力开始。考虑到煤层的原生裂缝特性、渗透性能以及压裂射孔段的附加应力，他们提出了一种起裂压力计算公式，该公式能够预测在特定条件下裂缝能否启动并扩展。 其次，为了更准确地模拟裂缝扩展过程，作者引入了Dougill损伤因子，考虑了裂缝性煤岩体的损伤效应。这一损伤因子的引入使得计算模型能够转化为考虑岩体破坏的延伸压力模型，从而更好地描述裂缝在煤层中的动态扩展。 最后，基于经典的PKN裂缝模型（普氏不规则裂缝模型）和压裂液滤失理论，作者建立了一个连续穿层工况下的压裂缝延伸距离与压裂施工时间的关系函数。这个模型考虑了压裂液在裂缝中的流动和损失，有助于预测裂缝在时间和空间上的演变。 通过实践验证，理论模型可以有效地指导压裂作业的时间参数设置，以控制裂缝穿透煤层的深度和范围，进而提高压裂效率和煤层气的开采效果。文章的研究对于理解软煤层顶板水平井的压裂工艺具有重要意义，对优化压裂设计、提高能源开采的经济性和环保性提供了理论支持。 关键词：碎软煤层；顶板水平井；穿层压裂；裂缝扩展模型；华北