摘要：煤层气储层水力压裂后的裂缝展布规律和内部控因在很大程度上决定了储层改造效果,了解水力裂缝特征及扩展机制对煤层气的高效开发具有重要意义,也是水力压裂工艺参数优化的关键理论基础。基于国内外煤层气储层水力压裂开发现状,综合压裂实验设计、理论计算模型和数值模拟等,梳理了不同方法的特征及其差异,并系统论述了煤层气储层内在地质因素和外部工程因素对水力裂缝扩展行为的影响机制,总结了现阶段煤层气储层水力裂缝研究中面临的问题及发展趋势。结果表明:在真三轴物理实验中配置声发射监测和光学成像组件等改进措施可以极大促进水力裂缝扩展的力学行为和延伸路径研究;理论计算模型可以有效量化水力裂缝扩展行为,但预设的裂缝形态和延伸路径会使计算结果偏离实际生产;数值模拟有助于探究储层原位条件下多地质因素控制的水力裂缝网络动态形成过程和多条裂缝之间的相互影响;总体而言,煤层气储层水力裂缝的扩展行为是由天然弱面、地应力、宏观煤岩类型、煤体结构和支撑剂等因素约束下的综合过程。未来研究应聚焦在:(1)完善实现水力压裂物理实验中原位温压条件下的裂缝行为实时监控,并形成大尺寸样品制样标准;(2)深入研究基本理论计算模型中天然裂缝几何形态及注水速率、压裂液黏度等水力压裂工程参数对水力裂缝交互模式产生的叠加效应;(3)结合现场压裂中的微地震监测数据,优化数值模拟方法中天然裂缝及水力裂缝的几何形态和扩展路径设置;(4)量化多场-多地质因素对水力裂缝网络的耦合作用。

摘要：深部储层的高温高压导致其岩石力学参数与常规储层有较大差异,如使用常规岩石力学理论建立的岩石破裂压力模型计算储层破裂压力,必然会影响影响压裂优化设计,最终影响压裂施工效果。因此正确预测高温下地层岩石破裂压力,对于提高深部地层水力压裂施工效果具有重要意义。本文根据岩石力学和断裂力学理论,结合高温高压对岩石力学参数的实验分析,建立了考虑温度影响的砂岩储层岩石破裂压力计算模型,采用解析解方法对模型进行求解,分别得到了裸眼直井、裸眼水平井、射孔直井及射孔水平井的破裂压力计算模型,计算了不同温度条件下的砂岩储层破裂压力曲线,分析了温度对砂岩储层破裂压力的影响。研究结果表明,随着地层深度的增加,储层温度也随之增加,砂岩储层的破裂压力逐渐上升。该模型对实际压裂施工过程具有一定的指导意义。