关于煤层气压裂裂缝起裂扩展方式的思考

我国是一个煤层气资源较为丰富的国家。

煤层气的储量与天然气的储量大致相同。

煤层气是一种具有高效化、清洁化特征的新型能源。

煤层气资源的有效开发，可以在一定程度上化解我国的能源需求。

针对我国煤层所具有的低饱和、低渗透和低压特点，利用水力压裂技术等技术进行增产改造，可以让煤层气井的开采量得到有效提升。

由于煤层的自身介质结构、生成环境和物性特征与常规地层之间存在着一定的差异，因而煤层气气压裂裂缝起裂扩展方式成为了人们在煤层气研究领域所要关注的问题。

1 煤岩压裂的主要影响因素
1.1 天然裂缝割理
天然裂缝、割理是煤层中的主要裂隙系统[1]。

它们对压裂裂缝的形态复杂性有着较为重要的影响。

天然裂缝与割理对水利裂缝的形态的影响具有一定的差异性。

天然割理的影响主要集中于水力裂缝的延伸过程，天然裂缝对水力裂缝的起裂和延伸过程均有影响。

在天然裂缝的影响下，煤层气也裂缝在延伸过程中也会出现突然转向和次生裂缝。

1.2 地应力
地应力大小是煤层气井水利压裂裂缝的起裂压力、其列位置和裂缝形态的主要影响因素。

根据学者对煤岩压裂问题的研究情况，煤层地应力差与起裂压力之间存在着一种接近于负相关的关系。

煤层气气压裂缝的起裂压力与水平主应力差系数之间存在着正相关关系。

一般而言，破裂压力的影响因素主要为天然裂缝与最大水平主应力见的夹角，在随机裂缝性储层压裂下，高水平应力茶会产生较为品质的水利主缝；低水平应力差会让裂缝起裂扩展方式表现为网状扩展模式。

1.3 煤岩力学性质
煤岩的力学性质主要涉及到了以下内容：一是煤岩的密度和硬度；二是煤岩的弹性和强度；三是煤岩的断裂特征等内容。

根据一些学者的煤样测试结果，弹性模量地、脆性大、易破碎和易受压缩是煤岩的主要特点。

煤岩结构所具备有的非均质性特征会让煤岩的原生裂缝系统和次生裂缝系统表现出复杂性的特点，因而煤层气压裂裂缝的物理力学性质具有着较为显著的各向异性特征。

相比于常规的压裂结果，煤层气压裂裂缝起裂扩展所形成的裂缝与会表现出缝面粗糙和不规则网络状特点。

1.4 煤阶因素
我国含煤盆地的地质构造具有着复杂性的特点。

很多煤层在经历过不同期次或不同性质的构造组合和应力应变对煤储层的改造作用[2]。

在上述因素的影响下，高煤阶层和低煤阶煤层在以下几方面存在着一定的差异性：第一是煤层的煤层气含量；第二是煤层气的渗透率；第三是煤层气的孔隙度鞥地址特征或构造演化。

通过对煤层的形成过程进行分析，我们可以发现，水文地质在成藏的控制作用方面仍然存在着较为明显的差异性。

在水文地质对高阶煤层和低阶煤层的水力压力效应下，煤层气压裂缝的形态也会表现出一定的差异性。

除了水文地质因素以外，压裂施工技术参数、煤岩脆性和易碎性质等因素也会给煤层气压裂裂缝起裂扩展方式带来一定的影响。

2 煤层气水力压裂的研究
2.1 煤层气水力压裂的理论研究
煤层气井水利压裂工艺技术和压力裂缝起裂、裂缝形态和扩展规律等问题是当前学术界在煤层气压裂裂缝问题研究中关注的问题。

裂缝的描述性、统计性研究是对裂缝的扩展方式进行定性的主要方式。

在一些学者对煤层气气压裂现场进行研究以后认为，煤层并不具有形成长的支撑裂缝的能力。

水平裂缝现象是一些埋藏浅、厚度小的煤层中高发的一种裂缝现象。

“T形裂缝”和“爪”字形裂缝是厚煤层中经常出现的裂缝，这种裂缝通常具有着复杂性的特点。

在一些埋藏深度在1000m以上的煤层中，煤层气压裂缝主要以垂直裂缝为主。

根据裂缝形态与煤层埋深的数据对比分析。

煤层气压压裂裂缝起裂扩展方式具有着一定的随机性。

地应力、煤岩力学特征和压裂液类型等因素是水压裂缝造缝条件和扩展条件的主要影响因素。

地应力和岩层力学特征在煤层器气压裂裂缝起裂扩展过程中发挥着至关重要的作用。

煤岩层水利压裂裂缝起裂规律和扩展规律研究工作可以让研究人员对常规砂岩储层不同的复杂性和各种影响因素进行了解。

在探究煤层气压列裂缝起裂扩展方式的过程中，相关人员还需要对裂缝起裂的影响机理和形态扩展规律的影响机理进行深入了解。

在煤层气开采过程中，相关人员主要借助水利压裂进行地层改造，在对裂缝扩展方式的主要作用机理缺乏了解的情况下，煤层气压力的压裂效果往往会表现出时好时坏的特点。

对地应力、煤岩力学特征和压裂液类型等因素的影响效果和影响机理进行深入分析，并根据不同的地层情况对不同的相关因素参数进行确定，以便让压裂效果得到优化。

2.2 煤层气水利压裂实验研究
受到理论研究工作的局限性的影响，在煤层气亚列裂缝起裂扩展方式的研究过程中，数模分析结果的理论研究工作与现场对比结果之间还存在着一定的误差。

煤层气水利压力模拟实验的开展，是了解煤层气气压裂裂缝扩展机理的有效方式。

受到煤岩岩样、实验条件和检测条件等多种因素的影响，利用煤层水利压裂模拟试验对煤层气压裂裂缝起裂扩展方式进行分析的方法具有一定的操作困难性，根据一些研究人员的实践经验，在实验岩样的选择过程中，相关人员可以在同层位中选取原煤岩样，进而借助模拟压裂试验对煤岩的
关于煤层气压裂裂缝起裂扩展方式的思考
张威
中国石油集团渤海钻探工程有限公司井下作业分公司 河北 任丘 062552摘要：我国煤层磁资源的裂缝系统具有着复杂性的特征。

煤层气水利压裂方式的研究，可以让人们对煤层气压裂裂缝的起裂情况和与之相关的扩展规律进行了解。

本文主要对煤层气气压裂裂缝的起裂扩展方式进行了探究。

关键词：煤层气 裂缝 起裂扩展方式
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的，充分借鉴他们成功的管理经验，通过细化管理和奖惩机制，调动员工积极性和创造性，努力完成生产任务。

大庆油田扎实的“三基”工作深得党员们的钦佩，大家纷纷表示要以先进单位为榜样，从压力中起步，以高标准严格要求自己，将精心生产、严细管理、争创三A车间为目标深入到日常工作的每一个细节中。

2.3 坚持“学+思”，注重党员教育培训的启迪性
一是思想觉悟反思。

在开展“创先争优”等活动后，威立雅党员对先进性有了进一步的认识。

每名党员都在民治生活会上认真查找不足，不断完善自己。

2006~2016年，燕山威立雅涌现出以章晓华为代表的燕山石化、中国石化和北京市国资委级优秀共产党员和优秀党务工作者30余人次。

二是工作作风反思。

通过不断的学习，燕山威立雅党员在工作作风上有了明显的改进。

特别是机关的党员实行首接负责制，就是接到基层的电话或来访者，无论是不是自己所管辖的工作，都要负责跟踪直到问题得到解决。

三是工作方法反思。

通过学习，党员在工作方法上也有了不断的创新。

例如，《东区车间党员巡检助力现场voc治理》创新项目荣获燕山石化党建创新项目一等奖。

通过听讲座和自主学习，使党员综合素质得到提高。

对党员教育培训不仅提高了党员知识水平，并且让职工看到了党员不但思想觉悟高，工作能力、学习能力、传播知识能力等各方面能力都很强，在职工中提高了党员的威信，增强了党组织的凝聚力和战斗力。

3 素质提升是搞好党员教育培训工作的试金石党员教育培训工作搞得好不好，不是看搞了多少场培训，组织了多少次讲座，关键要看党员的政治觉悟和业务本领是否得到提升，企业各项工作水平是否得到提升。

第一，实现了自身素质的直接提升。

经过多年的党员教育培训，公司的党员队伍素质结构有了明显改善。

2006年，公司有党员144名，其中研究生4人，本科41人，专科53人，分别占党员总数的2.78%、28.48%和36.81%；高级职称4人，中级职称和技师有25人，分别占党员队伍的2.78%、17.37%和0。

2016年8月，有党员156名，其中研究生7人，本科76人，专科46人，分别占党员总数的4.49%、48.72%和29.49%；高级职称11人，中级职称和技师有54人，分别占党员队伍的7.06%、30.13 %和4.49%。

第二，实现了工作水平的不断提升。

在开展党员教育培训中，威立雅党委坚持三个结合，把提升实际工作水平作为检验党员教育培训工作的试金石。

一是与合理化建议相结合。

组织发动党员立足本职、发挥专业优势，利用所学，开展提合理化建议活动。

2015年，党员共提出创新成果及“金点子”128项，为合资公司创效450多万元。

东区车间通过技术攻关，每年仅膜清洗次数减少7次，每年多产回用水90多万吨，为企业创造了良好的经济效益。

二是与小指标竞赛相结合。

以党支部为单位，围绕装置运行效能提升这一重点开展小指标竞赛。

三是与课题性攻关相结合。

开展技术攻关，组织党员骨干潜心摸索装置的运行规律、探索改进方法，破解了许多难题。

第三，实现了优秀人才的脱颖而出。

10年来，先后有16名党员在竞聘中走上了领导岗位，6名党员走上新的岗位。

2006年，有2名分析工党员在燕山石化公司举办的技术比武中获得第一和第二的好成绩，同时在北京市第十二届技术比武中分获第三和第七的好成绩。

2014年，党员高级技师武军在以北京市第二名的身份参加中国首届“排水杯”技能竞赛取得较好成绩，获得了北京市技术能手称号。

2015年9月，党员刘志星在中国石化集团公司举办了污水工技能大赛中获得了金奖，女党员郑晓云获得了银奖。

4 结束语
党员教育培训，是个系统工程，无法一蹴而就，需要我们长期不懈的抓下去，方能抓出成效。

只要各级党组织高度重视、真抓严管，求真务实，一定能够在党员培训工作中取得良好效果，一定能够把党组织建设成为教育党员的学校。

应力状态和抗拉强度等因素进行分析。

从理论上讲，这一实验形式也可以对天然裂缝和割理对压裂裂缝的影响进行分析，但是由于煤岩岩样的规格相对较小，因而在实验过程中，煤样裂缝在压裂以后会穿透整个岩样，因而在实验结果分析过程中，实验人员往往只能对裂缝的走向进行描述。

为了更好地定量裂缝的延伸规律，一些研究人员也开始借助真三轴实验系统对高煤阶大尺寸煤岩加工作用所形成的实验岩样进行压裂试验，以便对地应力、天然割理裂缝和界面性质对水力裂缝扩展行为和形态的影响进行分析。

为确定水力裂缝扩展的主要控制参数，研究人员也可以在采集大型煤块试样的基础上，对借助地应力场控制下水压致裂的方法进行了分析。

这一试验方式可以对以下因素进行确定：一是复合应力场的煤岩渗透率变化的改变规律；二是裂缝在应力变化下的改变规律[3]。

根据一些学者的研究结果，煤岩结构是煤层气压裂裂缝起裂扩展方式的主要影响因素。

但是受煤岩自身的脆性的影响，研究人员在实验进行过程中也会面临着难以获取大尺寸岩样的问题。

随着科学技术的不断发展，CT成像仪器和电镜扫描仪等设备可以对小试样的内裂缝形态进行观测。

声发射和为地震等检测方式在水力压裂模拟实
验中的应用，可以在对煤层进行实时监测的基础上，对裂缝起裂及裂缝扩展方式进行分析。

3 结束语
煤岩压裂研究和煤层气水力压裂研究是研究煤层气压裂裂缝起裂问题的有效方式。

在社会能源需求不断增长的现代社会，煤层气开发问题已经开始得到了人们的关注。

为了让开发技术更好地顺应煤层气的发展，相关人员需要对煤层气水比例压裂增产机理和煤层气裂缝的起裂扩展进行探究，进而为煤层气开采工作的开展提供一定的技术支持。

参考文献
[1]马耕，张帆，刘晓，等.天然裂缝对煤岩体水力裂缝扩展影响研究[J].河南理工大学学报（自然科学版），2016，35（02）：178-182+201.
[2]宋晨鹏.煤矿井下多孔联合压裂裂缝控制方法研究
[D].重庆大学，2015.
[3]林英松，周雪，韩帅.煤层气压裂裂缝起裂扩展规律研究[J].煤炭技术，2014，33（04）：115-117.
作者简介
张威（1990-），男，籍贯：四川省隆昌县，学历：本科，研究方向：压裂技术在油气田的应用。

 
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