付世豪 ，陈勉 ，夏阳 ，谭鹏 ，张雨晴 ，李英杰

（1.中国石油大学（北京）石油工程学院，北京 102249；2.中国石油工程技术研究院有限公司，北京 102206）

0 引言

煤系页岩储层层序中煤岩、泥页岩、致密灰岩交替叠置，具有纵向多层叠置、多气共存、单层开发难度大等特点。针对此类典型多岩性层状储层，采用一体化穿层压裂技术进行组合开采，对于储层保护和降本增效具有重要意义［1-3］。为实现此类产气层的有效开发，必须促使水力裂缝在纵向上有效连通不同产层。然而，煤系页岩储层层内与层间非均质特征显著，压裂作业难以沟通上下相邻产层。具体原因为：1）不同岩石的孔隙度和渗透率差异明显，压裂改造难以形成较长支撑缝和足够大的渗流面积；2）层间主应力条件差异显著，抑制水力裂缝缝高扩展而无法有效沟通不同产层。3）弱结构面（岩性界面、页岩层理和煤岩割理）发育，使得岩石破坏方式和水力裂缝扩展形态变得尤为复杂［4-6］。

针对水力裂缝在多岩性层状储层中的纵向延伸，国内外学者进行了大量研究。受层间岩石性质、主应力条件、界面性质及施工参数的影响，水力裂缝呈现出不同的形态。李扬等［7-8］基于有限元方法建立水力裂缝扩展模型，分析了层间渗透率和岩石力学性质的差异对裂缝垂向扩展行为的影响。Huang等［9］采用3D晶格模型模拟水力压裂过程，研究了不同射孔位置对近井筒裂缝起裂及扩展的影响。赵海峰等［10］采用岩石断裂力学方法，分析了水力裂缝与地层界面相交时裂缝沿其高度方向可能发生的3种扩展行为。……