水力压裂裂缝扩展规律实验研究

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作者张帆
来源河南理工大学
出版年2016
摘要
我国煤层气的赋存具有“三低一高”的特点,为最大程度地提高煤层的渗透性必须采取一定的增透措施。水力压裂技术是水力化措施中最有效、简便的方法,已在国内外得到广泛应用。本文借助水力压裂实验系统、煤岩端面三维扫描系统、位移计,研究了水力压裂过程中不同应力、不同尺寸、不同天然裂缝形态对破裂压力、水力裂缝的影响规律,提取了水力裂缝信息,获得了不同主应力差条件下水力裂缝的开度。(1)通过借鉴前人的研究成果,相似材料中选定水泥、石膏作为胶结材料,煤粉作为充填材料,按照配比为水泥:石膏:煤粉:水=2:1:1:2制作相似材料,以成型水力压裂实验试件。(2)运用水力压裂实验系统进行了不同应力、不同的天然裂缝形态、不同尺寸试件的水力压裂实验。研究结果表明:当垂向应力一定,主应力差越大,破裂压力越小,延伸压力越小,破裂面表面积越大,裂缝开度越小;当三向应力中的两者越接近,水力裂缝扩展越随机,破裂情况越复杂,但分叉的水力裂缝仍旧沿着最大主应力方向扩展,与最大主应力方向存在一定的夹角;不同形态的天然裂缝,不同程度地影响了水力裂缝的扩展路径,导致裂缝形态变得复杂多变。

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