【摘 要】
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本文以晋城矿区寺河矿煤层气压裂直井为研究对象,综合压裂地面监测、井下观测、物理模拟及数值模拟,分析了煤层气直井水力压裂裂缝形态及裂缝延展的内在、外在影响因素;根据
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本文以晋城矿区寺河矿煤层气压裂直井为研究对象,综合压裂地面监测、井下观测、物理模拟及数值模拟,分析了煤层气直井水力压裂裂缝形态及裂缝延展的内在、外在影响因素;根据煤层及其顶底板的不同压裂破坏程度划定了水力压裂影响分区,建立了单井及井网水力压裂影响模型;针对不同影响区,提出了煤炭安全生产建议。 研究发现:煤层气井水力压裂裂缝整体呈垂直缝或水平缝,近井筒处可形成多裂缝、“T”型和“工”型缝。研究区以垂直缝为主,对称不等长发育,方向以北东为主,北西次之;裂缝宽度最大2~3cm,垂向上储层内最宽,横向上由井筒向远处变窄;裂缝形态受煤岩力学性质、地应力状态、构造、煤体结构、顶底板性质等内在因素和压裂施工设计等外在因素影响。其中,地应力状态控制裂缝的整体形态,在不考虑构造应力的情况下,预测垂直缝与水平缝的转换深度约171m;煤岩力学性质及煤体结构影响裂缝长、宽、高等尺寸;顶底板性质影响裂缝垂向上的扩展并控制“T”型及“工”型等复杂缝的形成。外在因素主要是压裂施工的材料及参数,包括压裂液粘度、排量及射孔等对裂缝扩展的影响。 在分析压裂对煤岩、围岩破坏特征基础上,提出了裂缝在煤岩界面扩展的四种基本形式;根据压裂裂缝条数、压裂液滤失影响程度、受裂缝延展的应力影响程度,建立了27种煤岩破坏类型,实际仅存在9种破坏类型,分别对应压裂影响范围内的—强烈影响区、一般影响区、弱影响区和无影响区四类区域;依据各压裂影响区的范围及特征,建立了煤层气单井及井网压裂影响区模型;针对不同影响区,分析了水力压裂对煤炭生产可能造成的不利影响,提出了煤矿安全生产模式。
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