煤層氣井水力壓裂對煤炭生產(chǎn)的影響-以晉城寺河礦為例.pdf

1、本文以晉城礦區(qū)寺河礦煤層氣壓裂直井為研究對象,綜合壓裂地面監(jiān)測、井下觀測、物理模擬及數(shù)值模擬,分析了煤層氣直井水力壓裂裂縫形態(tài)及裂縫延展的內(nèi)在、外在影響因素;根據(jù)煤層及其頂?shù)装宓牟煌瑝毫哑茐某潭葎澏怂毫延绊懛謪^(qū),建立了單井及井網(wǎng)水力壓裂影響模型;針對不同影響區(qū),提出了煤炭安全生產(chǎn)建議。
　　研究發(fā)現(xiàn):煤層氣井水力壓裂裂縫整體呈垂直縫或水平縫,近井筒處可形成多裂縫、“T”型和“工”型縫。研究區(qū)以垂直縫為主,對稱不等長發(fā)育,方向

2、以北東為主,北西次之;裂縫寬度最大2~3cm,垂向上儲層內(nèi)最寬,橫向上由井筒向遠處變窄;裂縫形態(tài)受煤巖力學性質(zhì)、地應力狀態(tài)、構(gòu)造、煤體結(jié)構(gòu)、頂?shù)装逍再|(zhì)等內(nèi)在因素和壓裂施工設計等外在因素影響。其中,地應力狀態(tài)控制裂縫的整體形態(tài),在不考慮構(gòu)造應力的情況下,預測垂直縫與水平縫的轉(zhuǎn)換深度約171m;煤巖力學性質(zhì)及煤體結(jié)構(gòu)影響裂縫長、寬、高等尺寸;頂?shù)装逍再|(zhì)影響裂縫垂向上的擴展并控制“T”型及“工”型等復雜縫的形成。外在因素主要是壓裂施工的材料及

3、參數(shù),包括壓裂液粘度、排量及射孔等對裂縫擴展的影響。
　　在分析壓裂對煤巖、圍巖破壞特征基礎(chǔ)上,提出了裂縫在煤巖界面擴展的四種基本形式;根據(jù)壓裂裂縫條數(shù)、壓裂液濾失影響程度、受裂縫延展的應力影響程度,建立了27種煤巖破壞類型,實際僅存在9種破壞類型,分別對應壓裂影響范圍內(nèi)的—強烈影響區(qū)、一般影響區(qū)、弱影響區(qū)和無影響區(qū)四類區(qū)域;依據(jù)各壓裂影響區(qū)的范圍及特征,建立了煤層氣單井及井網(wǎng)壓裂影響區(qū)模型;針對不同影響區(qū),分析了水力壓裂對煤炭生