李春 陈星 田跃儒

摘要：水力压裂是煤岩储层获得经济产量的关键技术。压裂过程中，煤层中的天然裂缝会对水力裂缝的延伸造成严重影响。根据水力裂缝与天然裂缝相交过程中可能出现的四种破裂方式，基于弹性力学和岩石力学相关理论，建立了相应破裂模式下的裂缝相交作用准则。计算结果认为，裂缝的相交角是控制裂缝延伸模式的最主要参数。

关键词：煤岩储层；水力压裂；天然裂缝；裂缝相交作用；延伸准则 文献标识码：A

中图分类号：TE371 文章编号：1009-2374（2016）10-0148-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.10.073

我国的煤层气具有渗透率低、压力系数低、裂缝系统发育等特点，为使煤层气井获得经济产量，必须实施水力压裂等增产措施。在压裂过程中，天然裂缝会对水力裂缝的扩展产生干扰，造成施工压力的不稳定变化。

煤岩层中裂缝系统分布不均匀，非均质性较强，裂缝系统的分布位置、形状特征、发育程度、力学性质等都会对煤层的渗透性和压裂裂缝的扩展产生影响。国内外学者已针对天然裂缝对水力裂缝扩展的影响进行了一定研究。Blanton等人最早通过实验分析了水力裂缝延伸过程中与天然裂缝相交的问题，并认为逼近角和水平应力差是决定裂缝走向的主要因素。Warpinski认为在裂缝相交时，天然裂缝更容易发生剪切破裂。杨焦生等采用大尺寸的真三轴试验系统，模拟了地应力、天然裂缝、隔层及界面性质对沁水盆地煤岩的水力裂缝扩展行为及形态的影响。本文首先分析了煤岩层中天然裂缝的发育情况，然后对裂缝破坏和扩展机理进行了研究，建立了裂缝相交作用破裂准则，该准则为研究煤岩储层中裂缝相交后，水力裂缝的延伸路径提供了手段。……