地应力调控煤层气井水力压裂裂缝模式：晋城3号煤层案例

本文主要探讨了地应力对煤层气井水力压裂裂缝发育的重要影响。研究者以晋城矿区西部3号煤层为实例，该地区的地应力和煤岩力学特性数据为研究基础，通过数值模拟方法，深入分析了不同地应力条件对井壁处以及天然裂缝缝端的破裂压力产生的影响。研究结果显示，起裂压力和起裂位置不仅受地应力的方向（即地应力方位）影响，还与地应力的强度密切相关。具体来说，随着水平主应力差系数的增大，天然裂缝与最大水平主应力之间的夹角对破裂压力的影响逐渐增强。 在晋城矿区西部3号煤层中，当水平主应力差系数大于0.84时，倾向于形成较平直的水力主缝，这意味着地应力的作用使裂缝沿着主应力方向扩展更为明显。反之，当水平主应力差系数小于0.47时，水力压裂更可能导致网状裂缝的产生，表明地应力对裂缝形态的控制作用减弱。在0.47至0.84的范围内，起裂方位则与天然裂缝的分布规律紧密相关，这意味着地应力与天然裂缝的交互作用在决定裂缝路径上起着关键作用。 值得注意的是，不同的地质区域，其水平主应力差系数对于判断起裂方位的标准可能有所不同，这体现了地应力对煤层气井水力压裂过程中的区域差异性。因此，了解并考虑地应力的特性对于优化煤层气井的水力压裂设计至关重要。 总结起来，本研究提供了关于地应力如何影响煤层气井水力压裂效果的定量分析，这对于提高开采效率、降低井下复杂度以及确保开采安全具有实际应用价值。同时，这项研究也强调了地质条件对井下工程设计的精细控制需求，为煤炭工业的可持续发展提供了科学依据。