煤岩定向射孔对水力压裂裂纹扩展影响的研究 论文

瓦斯抽采是制约煤矿高效生产的关键。为提高低渗透、难抽采煤层瓦斯抽采效率，针对煤岩定向射孔对压裂裂纹扩展的影响，采用扩展有限元方法对水力致裂煤层流固耦合模型进行求解，研究并揭示了应力差、射孔方位角及射孔深度对裂纹扩展规律、起裂压力及裂纹宽度的影响。研究结果表明：射孔转压裂时，裂纹先在射孔的孔底处起裂，并最终转向了与最大水平主应力一致的方向上继续扩展；平面应力差增大时，更容易形成长而宽的裂纹，平面应力差由2 MPa增加到7 MPa的过程中，起裂压力增加了94.4%，但最终形成的裂缝宽度增加了375%；射孔方位角越大，所形成的裂纹越短，射孔方位角从0°增加到60°的过程中，裂纹的起裂压力增加了187%，而最终形成的裂纹宽度降低了84%；较深的射孔能形成较长和较宽的裂纹，当射孔深度与钻孔半径的比值从1.0增加到3.5的过程中，裂纹的起裂压力降低了51.4%，而裂纹的宽度增加了145%。因此建议在实际的施工中，要尽可能准确地取得煤层地应力分布情况，选择与最大主应力一致的方向上射孔，并选择合适的射孔参数，以达到较为理想的射孔深度。