煤岩界面水力裂缝穿层扩展的数值模拟与影响因素分析

"水力裂缝在煤岩界面处穿层扩展规律的数值模拟-论文" 本文主要探讨了水力压裂技术在煤层气开采中的应用，特别是针对水力裂缝在煤岩界面处的穿层扩展行为进行深入研究。在煤层气开采中，水力压裂是一种关键的技术手段，它通过高压注入液体来诱导或扩大地层中的裂缝，以提高气体的产出率。论文基于地质力学分析，运用有限元方法对煤岩界面的裂缝扩展进行了数值模拟。 首先，作者强调了地质参数对裂缝扩展的影响。地应力状态，尤其是垂向应力差异系数，对裂缝能否穿透煤岩界面起到决定性作用。当垂向应力差异系数增大时，裂缝更易穿越界面。此外，煤岩界面的抗剪切强度也是关键因素，较高的抗剪强度有助于裂缝的穿层扩展。煤层与顶板之间的弹性模量差异和抗拉强度差异也对裂缝的形成和延伸有促进作用。 其次，施工参数的选取对水力压裂的效果至关重要。排量（注入液体的速度）和注入点与煤岩界面的距离会影响裂缝的形态和扩展路径。合理的施工参数可以有效引导裂缝沿着期望的方向穿层，从而优化煤层气的开采效率。 该研究的结果对于实际的煤层气开采具有重要的指导意义，特别是对于采用顶板分段压裂的水平井技术。通过调整地质和施工参数，可以更好地控制水力裂缝的扩展，使得裂缝能够在煤岩界面处有效地穿层，进而提高煤层气的抽采效率。 这篇论文揭示了水力裂缝在煤岩界面处穿层扩展的复杂性，并提供了基于数值模拟的理论支持。这对于理解裂缝扩展机理，优化压裂设计，以及推动煤层气开采技术的进步具有深远的影响。研究人员和工程师可以利用这些发现来改进现有的压裂策略，提高能源开发的经济性和环境可持续性。