地应力对煤层气井水力压裂裂缝发育的影响

以晋城矿区西部3号煤层的地应力及煤岩的力学性质数据为基础,采用数值模拟方法求解了不同地应力条件下井壁处及天然裂缝缝端的破裂压力,分析了地应力对水力压裂起裂压力、起裂位置的影响。研究发现:起裂压力和起裂位置不但与地应力方位有关,而且与地应力大小有关;随水平主应力差系数增大,天然裂缝与最大水平主应力间的夹角对破裂压力的影响程度增大。对于晋城矿区西部3号煤层,当水平主应力差系数大于0.84时,易产生较为平直的水力主缝;小于0.47时,易于产生网状裂缝;在0.47～0.84时,起裂方位与天然裂缝的分布有关。不同地区,用于判断起裂方位的水平主应力差系数不同。

不同构造地层水平井压裂起裂规律研究

水平井水力压裂时,由于井眼轨迹较长且钻遇地层复杂,使得井筒周围应力分布差异较大,从而无法准确预测起裂压力及起裂方位。利用Matlab软件三维可视化的优点,对储层构造为正断层、逆断层和平移断层3种情况下的压裂液侵入作用在井壁的应力分布状态进行模拟分析,并结合断裂力学理论对各种构造地层中压裂裂缝起裂压力和起裂方位进行研究。主要利用憋压时井眼周围三维应力分布直观地得到起裂方位规律,并对不同水平井方位角下的起裂压力规律进行了研究。结果表明:利用Matlab建立的水平井筒周围原地应力和压裂液作用下的综合应力三维图,能更好地阐述裂缝起裂方位和延伸趋势;不同构造水平井的起裂规律不同,水平井方位角为0～45°时,平移断层的起裂压力比正断层和逆断层的起裂压力要低一些;水平井方位角45～90°时,逆断层的起裂压力比正断层和平移断层低;正断层的裂缝延伸方位与逆断层和平移断层不同;水平井方位角为0°和180°时,起裂压力最大,90°时起裂压力最小;最小主应力是影响起裂压力最显著的因素。

水平井压裂起裂规律研究现状

介绍了国内外在水平井压裂裂缝起裂规律的研究进展,主要包括运用解析法和有限元法两种不同方法,研究了水平井井筒周围地应力分布对裂缝起裂的影响,破裂压力及起裂方位,指出了目前研究中的不足,并对未来的研究方向进行了分析和展望。

地应力对煤层气井水力压裂裂缝发育的影响

依据煤层的地应力及力学性质数据,应用数值模拟方法分析在不同地应力条件下煤层气井水力压裂裂缝发育的具体情况。结果表明,起裂压力和起裂的具体位置取决于地应力的方位和大小。水平主应力差系数超过标准范围时,比较容易产生平直的水力主缝。起裂方位还与天然裂缝的分布有密切关系,通过分析起裂方位的水平主应力差系数,可以对起裂方位进行有效的判断。