煤层水力压裂影响因素数值模拟研究

摘要

水力压裂技术是目前煤层气增产的主要措施之一,它可有效地造成裂缝网络,增大气体渗流通道面积,减少煤粉的生成.为研究煤层压裂裂缝扩展的影响因素,针对目前现场对煤层压裂效果认识不清晰的问题,本文基于线弹性traction-separation准则,利用黏聚力单元模拟裂缝起裂和地层损伤,建立了水平井煤层水力裂缝计算模型;运用单因素控制方法利用该模型研究了射孔相位角、地应力差值以及弹性模量对水力裂缝的影响.计算结果表明:射孔相位角越小,地层起裂压力越大,随着相位角的变化,地层起裂压力增幅可达32.5％;弹性模量为6 GPa时,地层起裂压力最低为23.77 MPa,高弹模地层容易形成长窄缝,低弹模地层容易形成短宽缝.最终利用该模型优化了煤层水平井水力压裂施工参数,为水力压裂方案的设计提供了参考和指导.