屯蘭區塊煤層氣井壓裂特征多尺度分析

李鴻雨 ，宋曉夏,2 ，劉 威 ，李 偉 ，陳偉東 ，王 昱

（1.太原理工大學 礦業工程學院, 山西 太原 030024；2.煤與煤系氣地質山西省重點實驗室, 山西 太原 030024；3.山西焦煤集團有限責任公司屯蘭煤礦, 山西 古交 030200；4.東北石油大學 非常規油氣研究院, 黑龍江 大慶 163318）

0 引 言

水力壓裂作為一種可以改善煤儲層滲透率的技術，被廣泛應用于國內外煤儲層的改造中，尤其適用于煤層比較堅硬，受壓裂后易形成更多裂隙的情況[1-2]。在水力壓裂過程中，壓裂產生的裂隙或煤層中的天然裂隙被擴大，后在持續注入的壓裂液的影響下延伸到煤層中，在預先確定好的時間引入支撐劑來保持裂隙的開放，從而達到改善煤儲層滲透性，提高煤層氣產量的目的[3]。

煤層中天然裂隙系統具有多尺度特征，從宏觀構造斷裂裂隙到微裂隙均有發育[4]，受壓裂改造后形成的壓裂裂隙系統，使煤層裂隙分布更復雜[5]。WU等[6]發現我國煤層中水力斷裂主要有3 種模式：水平斷裂系統、垂直斷裂系統和復雜斷裂系統；呂帥峰等[7]將壓裂裂隙主要歸為垂直裂隙、水平裂隙、“T”型和倒“T”型裂隙、“工”型裂隙4 種模式。在裂隙的起裂方向上，裂隙應垂直于最小主應力方向或最大應力方向，在2 個水平應力方向中，最大應力方向將決定壓裂沿橫向增長的方向（長度），壓裂寬度將根據最小應力方向打開[8]。

水力壓裂使煤體出現破裂面，從而使壓裂煤和正常煤在裂隙結構、力學特性和幾何特征上存在明顯的差異性[9]，壓裂煤表面會出現凹凸不平條帶狀微裂隙[10]和由于煤層錯動產生的煤粉條帶[11]。……