煤岩复合体水力压裂裂缝穿层扩展实验研究

为进一步研究煤岩复合体水力压裂过程中裂缝的穿层扩展规律，开展了真三轴煤岩复合体水力压裂实验，通过改变应力差、压裂管的布置方向及注水点位置来比较裂缝的扩展效果和起裂难度。研究结果表明：水压裂缝的扩展方向受制于最大主应力，当最大水平主应力与最大垂直应力接近时，裂缝沿应力的合力方向扩展；应力差的增大有利于水压裂缝的穿层扩展，且穿层后的扩展距离增大，而对初始起裂压力和时间的影响较小；裂缝由岩层扩展进入煤层后，压裂压力会出现骤降与二次抬升，多数声发射事件位于煤层；若穿层失败，压力表现为持续波动。此外，在岩层中以垂直于交界面的方向布置压裂管，注水起裂点设在岩层中起裂难度较低，且穿层扩展后在煤层中形成的裂缝渗流通道较为完整，为工程中煤层增渗与顶板致裂卸压的应用提供理论基础。