煤岩水力裂缝扩展规律试验研究_杨焦生

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1、第37卷第1期煤炭学报Vol．37No．12012年1月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYJan．2012文章编号:0253－9993(2012)01－0073－05煤岩水力裂缝扩展规律试验研究1，杨焦生2，王一兵2，李安启2，陈振宏2，陈艳鹏2，邹雨时3(1.中国地质大学(北京)能源学院，北京100083;2.中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北廊坊065007;3.中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室，北京102249)摘要:采用大尺寸(300mm×300mm×300mm)真三轴试验系统，研究了地应力、天然割理裂缝、隔层及界面性质对沁水盆地高煤阶煤岩的水力裂缝扩展行

2、为及形态的影响。结果表明:受天然割理、裂缝影响，煤岩压裂施工压力高，波动频繁，水力裂缝扩展不稳定，形态复杂。当水平主应力差较小时，水力裂缝在多个方向起裂，延伸产生多裂缝，主要沿天然割理、裂缝方向随机扩展;随着水平主应力差的增加，水力裂缝会主要沿垂直最小水平主应力方向扩展，形态相对单一。单纯的煤层与隔层之间的物性差异(弹性模量等)对水力裂缝穿入隔层扩展的抑制作用并不显著，隔层上的垂向压应力和界面性质是决定水力裂缝能否穿层的主要因素。垂向应力小，界面胶结强度低时，摩擦因数小，水力裂缝在界面上易产生横向滑移，难以穿入隔层扩展;垂向应力大，界面胶结强度高时，摩擦因数大，水力裂缝将穿越界面进入隔层扩展。

3、关键词:煤岩压裂模拟;地应力;天然裂缝;界面性质;裂缝扩展机理中图分类号:P641.135文献标志码:AExperimentalstudyonpropagationmechanismofcomplexhydraulicfractureincoal-bed1，2，2，2，2，2，3YANGJiao-shengWANGYi-bingLIAn-qiCHENZhen-hongCHENYan-pengZOUYu-shi(1.SchoolofEnergyResources，ChinaUniversityofGeosciences(Beijing)，Beijing100083，China;2.Langfan

4、gBranch，ResearchInstituteofPetroleumExplo-rationandDevelopment，PetroChina，Langfang065007，China;3.StateKeyLaboratoryofPetroleumEngineering，ChinaUniversityofPetroleum(Beijing)，Beijing102249，China)Abstract:Throughseveralgroupsoflargescale(300mm×300mm×300mm)truetri-axialtests，influencesofgroundstress，na

5、turalcleatorfracture，interlayerandinterface’spropertyonhydraulicfractures’propagationandgeometryincoalsamplesdeprivedfromthesouthofQinshuiBasinwerestudied．Thetestresultsshowthatdevelopednaturalcleatorfractureincoal-bedresultsinhighpumpingpressurewithfrequentfluctuationwhenfracturing，andhydraulicfrac

6、-tures’propagationremainsunsteadywithcomplicatedgeometry．Whenhorizontalstressdifferenceissmall，hydraulicfracturescanstarttooccuralongmulti-direction，usuallyformingmulti-fracturesystemduringpropagation，andhydrau-licfracturescanpropagatealongcleatandnaturalfracturesrandomly．Withthehorizontalstressdiff

7、erenceincreasing，hydraulicfracturestendtohappenalongtheverticaldirectionofminimumhorizontalstresswithrelativesimplegeome-try．Thefunctionofphysicalpropertydifferencebetweencoal-bedandinterlayerincontro