急倾斜煤储层水力压裂裂缝扩展研究

作     者：康俊强 简阔 傅雪海 申建 王一兵 段超超 KANG Junqiang;JIAN Kuo;FU Xuehai;SHEN Jian;WANG Yibing;DUAN Chaochao

作者机构：中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221116 太原科技大学能源与材料工程学院山西晋城004811 新疆亚新煤层气投资开发(集团)有限责任公司新疆乌鲁木齐830011 

出 版 物：《煤矿安全》 (Safety in Coal Mines)

年 卷 期：2024年第55卷第11期

页      面：49-60页

学科分类：081803[工学-地质工程] 0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(42202198,42072190) 新疆维吾尔自治区重大科技专项资助项目(2023A01004-3-2,2023A01004-3-3,2022A03015-3-3) 山西省基础研究计划资助项目(202103021223283) 

主　　题：煤层气 水力压裂 裂缝扩展 应力激变 急倾斜煤储层 

摘      要：由于埋深急剧变化,急倾斜储层煤层气井排采范围内上倾方向与下倾方向(简称“上倾与下倾)应力变化大,压裂裂缝扩展不同于水平或近水平储层。基于准南阜康西区急倾斜储层现场压裂数据,分析了裂缝扩展过程中井底压力变化和裂缝形态特征,并利用有限元方法研究了急倾斜储层水力压裂过程中的裂缝扩展特征,阐明了倾角(应力梯度)对煤储层裂缝扩展的影响。结果表明:基于上倾与下倾的应力和裂缝扩展特征,可将急倾斜储层划分为浅部急倾斜储层,中部急倾斜储层和深部急倾斜储层;浅部急倾斜储层(垂向应力小于水平应力)裂缝扩展分为裂缝向上倾扩展-裂缝停止扩展-裂缝向下倾扩展3个阶段;中部急倾斜储层(上倾垂向应力小于水平应力,下倾垂向应力大于水平应力)裂缝先向上倾扩展,随后裂缝沿上倾边界及垂向应力大于水平应力处转向垂直于储层倾向方向;深部急倾斜储层(垂向应力大于水平应力)裂缝垂直于倾向方向扩展;随着储层倾角增大,浅部储层上倾扩展速率增大,而下倾降低;中部储层则裂缝逐渐由沿倾向方向扩展转向垂向于倾向方向;急倾斜储层上倾与下倾裂缝扩展差异主要是不同埋深下应力变化引起的破裂压力差异,使裂缝先沿应力低的优势通道扩展。