煤田地质与勘探

作者：王海洋, 鲁晨, 苏旭, 王郁斐, 周德胜,

关键词：深部煤层气储层, 水力压裂, 裂缝扩展, 诱导应力场, 割理,

目的利用水力压裂技术构建大规模缝网是实现深部煤层气储层经济效益开发的重要方式。然而深部煤层气储层割理广泛发育，割理充填矿物的胶结强度差异性大，裂缝扩展过程中胶结割理与主裂缝之间交互扩展规律复杂，厘清胶结割理对水力裂缝扩展行为的影响机理对于改善深部煤层气储层压裂改造效果至关重要。方法利用离散元颗粒流方法结合鄂尔多斯盆地宜川区块8号煤岩拟三轴力学实验结果，建立可模拟深部煤层气储层割理与水力裂缝交互扩展过程的流固全耦合数值模拟模型，研究割理倾角、割理充填矿物胶结强度以及压裂液黏度对深部煤层气储层水力裂缝扩展的影响机理，分析主裂缝扩展过程中诱导应力场演化对割理激活与缝网形成的作用机制。结果和结论水力裂缝扩展过程中在诱导应力场作用下会激活胶结强度比小于0.5的割理，产生剪切破坏为主的裂纹。水力裂缝会直接穿越强胶结的高角度割理，或者被强胶结的低角度割理阻挡并产生分叉裂缝。倾角接近最小水平主应力方向的割理更容易被激活，并有利于形成较为均匀的裂缝网络。利用低黏度压裂液压裂时主裂缝与割理相交位置会形成大规模团簇状复杂裂缝网络。高黏度压裂液有利于增大主裂缝缝长，激活更多的弱胶结割理。压裂过程中交替注入不同黏度压裂液，可以增强深部煤层气的渗透性和裂缝的控制体积，为煤层气流动提供更广泛的流动通道。研究结果为深部煤层气储层水力压裂施工设计方案优化设计以及压裂“甜点区”的优选提供理论支撑。

来源：2026年第2期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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