煤岩裂缝宽度可视化模拟及影响因素分析.pdf

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1、第24卷第11期中国矿业Vol_24，NO．112015年11月CHINAMININGMAGAZINENOV．2O15煤岩裂缝宽度可视化模拟及影响因素分析王芳，王炜华，张长江。(1．油气光学探测技术北京市重点实验室，北京102249；2．全国石油和化工行业油气太赫兹波谱与光电检测重点实验室，北京100732；3．华北油田公司未动用储量合作开发项目部，内蒙古二连浩特012600)摘要：为了观察和研究煤岩水力压裂过程中裂缝的形态，采用真三轴压裂模拟系统，对煤岩岩样进行了室内物理模拟实验，实验后对采集的数据用MATLAB软

2、件进行模拟，得到了裂缝的三维图像。观察三维图像发现：裂缝的宽度近似符合PKN模型。针对裂缝不闭合的情况，通过建立新的数值模型，修正了原有的宽度方程。然后采用样条插值法对相关数据进行拟合，结果发现：拟合值与利用新方程得到的理论值十分接近。最后分析了影响水力压裂裂缝宽度的影响因素(渗透率、天然裂隙宽度、吸附变形及温度)，同时对水力裂缝相关的宽度方程进行了相应的推导，得到了裂缝宽度与每个影响因素的关系式。关系式表明：裂缝宽度分别随着渗透率、天然裂隙宽度、吸附变形的增大而减小，会表现出闭合的趋势。关键词：煤岩；水力压裂；裂缝

3、宽度；影响因素中图分类号：TE357文献标识码：A文章编号：1004—4051(2015)ll一0158—04ThevisualsimulationofhydrauliccrackwidthincoalrockandtheanalysisofinfluencingfactorsWANGFang．WANGWei—hua．ZHANGChang—jiang。(1_BeijingKeyLaboratoryofOpticalDetectionTechnologyforOilandGas，ChinaUniversityofPet

4、roleum(Beijing)，Beijing102249，China；2．KeyLaboratoryofOilandGasTerahertzSpectroscopyandPhotoelectricDetection，ChinaPetroleumandChemicalIndustryFederation(CPCIF)，Beijing100732，China；3．Undevelopedreservestocooperateinthedevelopmentofprojectdepartment，Erenhot012600

5、，China)Abstract：Toobserveandstudythegeometryofhydraulicfracturesdirectlyincoalrock，ahydraulicfracturingsimulationexperimentwasdoneusingthelarge—scaletriaxialfracturingtestsysteminaIaboratory．AndtheMATLABsoftwarewasusedtOsimulatethegeometryoffracturestOobtainthe

6、imagesofcracks．TheimagesofcracksindicatethatthewidthofcracksissuitableforthePKNmode1．Whenthecracksareopen，anewmodelwasbuilttOgetanewequationofthewidth．ThenaSplineInterpolationmethodwasemployedtOgetafittedvalue．ThecomparisonshowthatthefittedvalueisclosetOthetheo

7、reticalvaluethatwegetfromthenewequation．Finally，therelationshipsbetweenthewidthofcracksandthefactors(permeability，thewidthofnaturalfissure，adsorptiondeformation，temperature)wereanalyzedanddeducted，whichindicatesthewidthofhydrauliccrackswilldecreasewiththeincrea

8、singvalueofpermeability，thewidthofnaturalfissureandadsorptiondeformationrespectively．Keywords：coalrock；hydraulicfracturing；crackwidth；influencingfactor近几年，水力压裂在煤层气井的压裂施工中应用的