煤岩交界面对水力压裂裂缝扩展的影响.pdf

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1、第35卷第9期东北大学学报(自然科学版)Vo1．35，No．92014年9月JournalofNortheastemUniversity(NaturalScience)Sep．2014doi：10．3969／j．issn．1005—3026．2014．09．028煤岩交界面对水力压裂裂缝扩展的影响宋晨鹏，卢义玉，贾云中，夏彬伟(1．重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室，重庆400030；2．重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室，重庆400030)摘要：针对井下煤层压裂过程中，压裂裂缝扩展至煤岩交界面处，受多种力学因素的综合影响，扩展方向可能会发生偏转．

2、通过建立压裂裂缝遇煤岩交界面二维模型，采用理论分析结合数值模拟的方法，对煤岩交界面的破坏机理及压裂裂缝扩展规律进行研究．结果表明：煤岩交界面与水平剖面的相交角、水平主地应力差、最小水平主地应力、煤岩交界面的黏聚力及煤岩层弹性模量差异等是影响裂缝扩展方向的主要因素．随着相交角或水平主应力差的增加，裂缝直接穿过煤岩交界面的可能性增加；最小水平主地应力越大，裂缝直接穿过煤岩交界面的可能性越小；煤层交界面的黏聚力越小或煤层与顶板岩层的弹性模量差异越大，裂缝沿煤岩交界面扩展的趋势越明显．关键词：水力压裂；裂缝扩展；煤层；煤岩交界面；临界水压中图分类号：TD712．6文献标志码：A

3、文章编号：1005—3026(2014)09—1340—06EffectofCoal-RockInterfaceonHydraulicFracturingPropagationSONGChen-peng-一，LU—Yu一，JIAYuzh0ngr，XIABin．Wei，(1．StateKeyLaboratoryofCoalMineDisasterDynamicsandCon~ol，ChongqingUniversity，Chongqing400030，China；2．National&LocalJointEngineeringLaboratoryofGasDrainage

4、inComplexCoalSeam．ChongqingUniversity，Chongqing400030，China．Correspondingauthor：SONGChen·peng，E—mail：songchenpeng@163．com)Abstract：Duringhydraulicfracturingincoalseams，fracturesexpandtocoal—rockinterfaceandthedirectionoffracturegrowthmaychangebecauseoftheeffectsofmanymechanicalfactors．Ba

5、sedonthe2Dmodelofcoa1．rockinterfaceinhyrdraulicfracturing，thetheoreticalanalysisandnumericalsimulationwereconductedtoinvestigatethefailuremechanismofCOa1．rockinterfaceandthepropagationcharacteristicsoffracturesinducedbyhydraulicfracturing．Itisshownthat：themainfactorswhichaffectthedevelop

6、mentdirectionoffracturesareintersectinganglebetweencoal—rockinterfaceandhorizontalprofile．horizontalstressdifference，minimumhorizontalin．situstress，cohesives~engthofCOa1．rockinterfaceandelasticmodulusdifferencebetweencoalandrock．Withthedecreaseofintersectingangleorhorizontaistressdiffere

7、nce，theprobabilityoffracturescrossingCOai．rockinterfacewillraise：whiletheminimumhorizontalin．situstressincreases．theprobabilityoffracturescrossingcoa1．rockinterfacewillreduce：witllthedecreaseofcohesivestrengthofCOa1．rockinterfaceorincreaseofelasticmodulusdifferencebetween