沁水盆地西南缘煤层气水力压裂裂缝分布特征及主控因素研究

基于沁水盆地西南缘安泽地区7口煤层气井的水力压裂裂缝微震监测数据,结合煤岩样品测试、测井、压裂等资料,揭示研究区水力压裂裂缝分布特征,探讨水力压裂裂缝扩展主控因素。研究结果表明:研究区压裂裂缝展布方向主要为NE—SW、NEE—SWW向,优势方位为NEE—SWW向;煤层压裂裂缝扩展长度介于150~210 m,平均175 m,裂缝影响宽度为28~35 m,平均30 m,裂缝高度为9~20 m,平均15 m;煤储层压裂裂缝分布受控于地应力、煤岩及顶底板岩石力学性质、煤岩煤质特征、压裂规模等因素,裂缝扩展方向和最大地应力方向一致;煤岩杨氏模量、切变模量越小,裂缝长度越长,裂缝影响宽度及高度越小;煤岩泊松比越小,裂缝长度越短,裂缝影响宽度及高度越大;裂缝高度、影响宽度受煤岩与顶底板岩石力学性质影响,煤岩与顶底板岩石力学性质差异越大,裂缝高度、影响宽度越大;水力压裂规模(液量、砂量)越大,压裂效果越明显;煤储层压裂裂缝几何形态以垂直裂缝为主,煤储层中裂缝几何形态受控于地层中三向主应力的相对大小。

沁水盆地西南缘石炭-二叠纪含煤岩系层序地层及聚煤特征

沁水盆地石炭-二叠系含煤地层,其空间展布受沉积环境和层序地层的控制。以沁水盆地西南缘为研究对象,利用岩心、钻井等资料分析含煤地层岩相类型、沉积相、层序地层及聚煤作用特征,得到以下认识:①石炭-二叠系主要由粗砂岩、中细砂岩、粉砂岩、泥岩、灰岩和可燃有机岩组成,发育三角洲平原相、三角洲前缘相等三角洲沉积体系及障壁-滨外陆棚沉积体系;②识别出区域不整合面、下切谷冲刷面及沉积体系转换面等3种层序界面,将石炭-二叠系含煤地层划分为3个三级层序,并进一步划分出低位、海(湖)侵及高位体系域,其中层序Ⅰ、层序Ⅲ中发育厚度稳定的可采煤层;③障壁-滨外陆棚环境下煤层在层序地层格架中位于最大海泛面附近,三角洲平原环境下煤层位于湖侵体系域早中期,可容空间增加速率与泥炭堆积速率相平衡条件下,形成厚层煤层。