煤系储层压裂裂缝扩展试验研究

"煤系‘三气’共采产层组压裂裂缝扩展物模试验研究探讨了在硬脆性砂岩、页岩与塑性煤层复合储层中的水力压裂技术，重点关注了层间应力差、岩性差异、界面性质等因素对水力裂缝扩展的影响。通过对鄂尔多斯盆地东缘临兴地区的天然岩石进行室内大尺寸真三轴水力压裂物理模拟试验，研究发现，水力裂缝的起裂方向由地应力条件和井筒附近的天然弱面共同决定。在4至6 MPa的地应力差下，裂缝能够有效穿透界面并激发煤层中的天然弱面形成网络裂缝。层间弹性模量的差异会增加缝内流体压力，帮助激活煤岩中的微裂缝，促进复杂裂缝网络的形成。煤岩中的割理显著影响裂缝的扩展路径，可能导致裂缝转向或分叉。当裂缝穿透界面时，压裂曲线出现二次憋压现象，与煤岩割理的沟通过程有关。这些研究结果对于预测复合储层水力裂缝形态和优化压裂作业程序具有实际指导意义。" 在煤系‘三气’共采的过程中，涉及到的储层包括硬脆性砂岩、页岩以及煤层，这些储层的物理特性差异大，给水力压裂带来挑战。研究中，通过实验模拟揭示了不同地质参数对水力裂缝扩展行为的关键作用。地应力差是影响裂缝扩展的重要因素，合适的应力差可以使裂缝成功穿越界面，并与煤层中的天然裂缝系统连通，提高气体开采效率。此外，弹性模量的差异对裂缝扩展过程中的能量释放和裂缝网络形成有直接影响，较大的差异可以促进煤岩内部微裂缝的激活，形成更复杂的裂缝结构。 在煤层中，由于存在割理（即自然裂隙），水力裂缝的扩展路径变得更为复杂，可能会发生方向改变或分支。这种现象在压裂曲线中表现为明显的压力波动，提示了裂缝在沟通煤岩割理时的能量消耗和动态变化。理解这些动态过程对于现场作业来说至关重要，因为它可以帮助预测裂缝的形态，从而优化压裂设计，提高压裂效果和资源开采效率。 这项研究提供了对复合储层水力压裂技术的深入理解，尤其是在面对复杂地质条件时如何合理设计压裂方案。其成果不仅有助于提高煤系‘三气’的开采效率，还为解决类似地质条件下其他能源的开采问题提供了理论支持和实践指导。