水力割缝开采低渗透煤层气应力场数值模拟

文章首次基于Ansys有限元分析软件对水力割缝技术开采低渗透煤储层煤层气进行了数值模拟的计算研究,指出地应力是煤层气运移的重要影响因素,给出了煤层气赋存和运移特征及地应力对煤层气运移的作用机理,建立了煤层气开采水力割缝平面应变有限元模型,得到了钻井前后、水力割缝前后近井地带的地应力场变化规律及其影响范围。钻井后近井地带应力平均降低60%,但井口周边产生了应力集中区,应力场以井孔为中心向井身周边呈辐射状向外递减,应力降影响范围为300～450mm。水力割缝后井周区域应力场变化显著,近井地带应力平均降低84.5%,且沿两侧割缝末端连线方向应力降影响最为明显,影响范围以此向外辐射达3000mm,为钻井孔径的20倍,同时在割缝末端产生了应力集中区,并向背离割缝方向扩散,使得沿割缝方向产生大量裂缝,从而打通割理和裂隙,缩短渗透路径,继而提高煤层气产量。数值模拟结果表明,水力割缝技术可达到使近井地带充分卸压的目的。在现场实践中,此方法对利用定量化指标评估水力割缝效果具有十分重要的指导意义。