煤层气储层水力压裂研究：裂缝扩展模型与应用分析

"煤层气储层水力压裂裂缝扩展模型分析及应用" 水力压裂是油气开采中的一种重要技术，尤其在煤层气的开发中起到关键作用。传统上，水力压裂的研究主要关注砂泥岩储层，但针对煤层气储层的专门研究相对较少。本文主要探讨了煤层气储层中的水力压裂裂缝扩展模型，并以沁水盆地安泽区块的实例进行了实地应用研究。 首先，研究者通过对煤储层水力压裂裂缝形态的深入分析，选择了适合的裂缝模型。煤层的裂缝形态对压裂效果有直接影响，不同类型的裂缝模型能够反映出不同地质条件下裂缝的生成和扩展特性。选择合适的模型是建立有效裂缝扩展模型的第一步。 接着，考虑到煤层的独特性质，如其对应力的敏感性，研究团队引入了滤失经典理论，结合煤储层的应力敏感性特征，提出了动态滤失系数的计算方法。这一创新性的计算方法能够更准确地模拟压裂液在煤层中的流动情况，进一步构建了裂缝扩展的数学模型。在此模型中，影响裂缝长度的主要因素包括压裂液的排量、滤失系数和压裂操作的时间。 通过实际应用，研究人员使用该模型计算了煤层气井的裂缝几何参数，并将计算结果与现场的裂缝监测数据进行了对比。结果显示，安泽地区的煤层气储层在水力压裂过程中主要形成垂直裂缝。当考虑煤层的应力敏感性后，研究区域的综合滤失系数从3.36 mm/min^(1/2)增加到4.24 mm/min^(1/2)，揭示了这一因素对裂缝扩展的重要影响。同时，排量、滤失系数和压裂时间被确认为控制裂缝长度的三个关键参数。 模型计算的裂缝长度与现场监测数据相符度较高，显示了模型的实用价值。然而，模型的应用也存在一定的局限性，适用于水力压裂不会压开煤层顶部和底部，且天然裂缝发育相对较少的煤储层。这意味着在其他地质条件不同的煤储层中，可能需要调整或采用不同的模型。 这项研究不仅加深了对煤层气储层水力压裂过程的理解，也为优化压裂设计和提高煤层气的开采效率提供了理论依据和技术支持。未来的研究可以进一步探索如何改进模型，以适应更多复杂地质条件下的水力压裂作业。