穿层钻孔液态CO2压裂煤层起裂压力模型探究和工程验证

作者：樊世星; 文虎^*; 金永飞; 陈建; 童校长; 程小蛟; 于志金

来源：岩石力学与工程学报, 2021, 40(04): 703-712.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2020.0228

• 岩石力学
• 穿层钻孔
• 液态CO2
• 起裂压力
• 压裂增透
• 工程试验

针对液态CO2(L-CO2)压裂增透煤层技术中起裂压力的确定这一基础科学问题,依据应力叠加原理和最大拉应力准则,结合L-CO2低黏强渗透性对煤岩体抗拉强度的弱化效应,将水平主应力、压裂流体压力及其渗滤效应引起的周向应力三项叠加,建立考虑增压速率的起裂压力模型,并且确定起裂压力模型的上下限。研发国内首套井下高压(30MPa)L-CO2压裂增透成套装备,确定"预冷–注液–保压"三阶段压注工艺,在淮南潘三煤矿首次开展井下上向穿层钻孔L-CO2压裂增透煤层现场试验。由起裂压力模型计算得到的理论值范围15.4～21.4 MPa,不仅与试验中两压裂孔四次压裂实测起裂压力值22.9,16.2和21.3,20.1 MPa在一定误差范围内实现了较好的吻合,而且与水力压裂起裂压力值的65%～70%(15.6～23.2 MPa)相接近,验证了起裂压力模型的正确性。研究成果对L-CO2压裂技术在煤层增透方面的应用具有一定的指导意义。

• 单位
  西安科技大学; 淮南矿业（集团）有限责任公司