真三轴条件下低渗煤岩储层导向水力压裂试验研究

摘要

低渗煤岩储层中煤层气的开采是当下能源开采领域的一个热点。为研究低渗储层低滤失条件下水力裂缝的扩展规律，文中基于水力裂缝Ⅰ-Ⅱ复合型应力强度因子，构建了裂缝尖端周向应力理论模型。通过真三轴导向水力压裂试验，以含预制裂缝的低渗岩样为研究对象，分析了水平应力差与注液速率对裂缝扩展的影响。结果表明，低渗岩层水力压裂中，注液速率增加时，裂缝发育趋向于单一平直形态，且对裂缝长度的影响显著大于宽度，同时水力裂缝的起裂压力和持续扩展压力均随注液速率的增加而升高。最大水平主应力不变，最小水平主应力减小时，裂缝的起裂压力降低，水力裂缝扩展路径由倾斜弯曲变得平缓，水力裂缝宽度呈先增大后减小趋势。注液速率和水平主应力差增大均会增加岩石破坏的总注液量，使得低滤失条件下的裂缝体积进一步扩大。

关键词

水力压裂 / 低滤失 / 裂缝扩展 / 预制裂缝 / 真三轴

基金资助

国家自然科学基金(52274190,52204264,51974108); 河南省高校科技创新人才支持计划(23HASTIT008); 中原青年拔尖人才支持计划(ZYYCYU202012155); 河南省本科高校青年骨干教师培养计划(2021GGJSS,2021GGJS051,2024GGJS092); 河南省安全学科“双一流”创建高层次人才培育资助计划(AQ20230726,AQ20240202)