煤岩裂缝宽度可视化模拟及影响因素分析

王芳^1,2，王炜华^1,2，张长江³

1. 油气光学探测技术北京市重点实验室2. 全国石油和化工行业油气太赫兹波谱与光电检测重点实验室3. 华北油田公司未动用储量合作开发项目部

摘 要：为了观察和研究煤岩水力压裂过程中裂缝的形态,采用真三轴压裂模拟系统,对煤岩岩样进行了室内物理模拟实验,实验后对采集的数据用MATLAB软件进行模拟,得到了裂缝的三维图像。观察三维图像发现:裂缝的宽度近似符合PKN模型。针对裂缝不闭合的情况,通过建立新的数值模型,修正了原有的宽度方程。然后采用样条插值法对相关数据进行拟合,结果发现:拟合值与利用新方程得到的理论值十分接近。最后分析了影响水力压裂裂缝宽度的影响因素(渗透率、天然裂隙宽度、吸附变形及温度),同时对水力裂缝相关的宽度方程进行了相应的推导,得到了裂缝宽度与每个影响因素的关系式。关系式表明:裂缝宽度分别随着渗透率、天然裂隙宽度、吸附变形的增大而减小,会表现出闭合的趋势。

关键词：煤岩;水力压裂;裂缝宽度;影响因素;