复杂地质特征煤系页岩地层水力裂缝高度发育规律研究

煤系页岩地层( CMSS )富含煤层气和页岩气。然而，煤和页岩之间不同的厚度和高度的非均质性通常导致很难预测水力裂缝高度的增长。在CMSS中多产气的可行性和压裂的最佳层需要更好地了解裂缝垂直扩展机制。本文基于岩石渗流-应力-损伤耦合有限元方法，根据地质特征建立了水力裂缝穿越CMSS层的三维模型。研究了地质因素和施工因素对水力裂缝扩展的影响。研究结果表明：( 1 )不同岩性、不同深度岩石的物理性质和地质条件存在较大差异；( 2 )排量和压裂液粘度的增加，对垂直裂缝扩展的抑制作用变弱。位移的增大更有利于裂缝的垂直扩展；( 3 )在低渗透率级差和较小的水平最小主应力差条件下，裂缝长度扩展足够的距离，裂缝高度扩展间隙与产层连通较多。因此，形成均衡裂缝形态的有利条件为：渗透率级差0 ~ 3，应力级差1 ~ 2 MPa。( 4 )选择第11层作为山西组最佳压裂层位。裂缝高度约26.13 m，产层厚度占裂缝高度的42.32 %。研究结果为CMSS中最优压裂层位和压裂施工参数提供了理论指导。