.1454 工程科学学报.第42卷，第11期 表3起裂压力理论值与实测值对比表 Table 3 Comparison table of theoretical and measured values of cracking pressure Initiation pressure/MPa Burial depth/m Perforation half Wellbore radius, Crack field characteristic pitch,L/m Rw /m parameters,D/(N-m-) Poisson ratio,u Theoretical value Actual value 3190 2 0.2 7.653×104 0.306 48.11 52.94 3200 2 0.2 7.653×103 0.251 49.18 47.06 3210 2 0.2 7.653×104 0.305 5025 52.95 3220 2 0.2 7.653×104 0.250 51.32 50.21 3230 2 0.2 7.653×104 0.260 52.39 48.85 3240 2 0.2 7.653×104 0.319 53.46 53.00 80p 时，储层本身裂隙已较为发育，没有必要采取水力 Theoretical value Actual value 压裂措施 60 (3)运用该模型对苏格里气田东区H8段的砂 岩储层的起裂压力进行了定量化计算，并与现场 实测数据作对比，发现理论值与实测值契合度较 高，从而验证了模型的正确性.该成功案例进一步 证明，科学调控起裂压力是地面作业井获得稳产 3190 3200 321032203230 3240 高产的必要保证，可以为我国低渗气藏的水平井 Burial depth,H/m 压裂施工提供理论借鉴 图4起裂压力理论值与实测值对比图 Fig.4 Comparison of theoretical and measured values of cracking 参考文献 pressure [1]Cui F,Liu X H.Research on control technology of hydraulic 裂压力实行了全程调控，全区压裂段围岩维护良 fracturing roof in fully-mechanized mining face.Coal Sci 好，地面井未见明显的突水涌水事故.而压裂后的 Technol,2019,47(9:172 低孔低渗砂岩储层的渗透性能则得到大大改善， (雀峰，刘星合.综采工作面水力压裂顶板控制技术研究.煤炭 产能呈井喷态势，石盒子组盒8段日产气量竞达 科学技术，2019,47(9)：172) 11481~21360m3d,在我国西部丰硕气田中实属 [2] Zhang J,Yang T.Suo YL.et al.Forecast model for roof water 罕见，因而成为我国开发非常规天然气的成功 inrush in Anshan coal mine based on coupling evaluation. Univ Sci Technol,2018,38(4):569 典范 (张杰，杨涛，索永录，等.基于耦合评价的安山煤矿顶板突水预 5结论 测模型研究.西安科技大学学报，2018,38(4)：569) [3] Sun K,Wang Y,Li C,et al.Mechanism of roof separation water 为了高效开采非常规天然气资源，必须深入 disaster in thick coal seam.J Henan Polytech Univ Nat Sci,2018. 研究起裂压力控制机理，通过分析井筒周围的应 37(2):14 力状态以及渗流场特征，进而精确控制目标层起 (孙魁，王英，李成，等.巨厚煤层顶板离层水致灾机理研究.河 裂压力 南理工大学学报：自然科学版，2018,37(2)：14) (1)裂隙性储层的起裂压力模型表明，水平井水 [4] Zhang Q,Ge C G,Li W,et al.A new model and application of 力压裂是流固多相在射孔集中应力场、压裂液渗 coalbed methane high efficiency production from broken soft and 流场以及储层裂隙场内耦合作用的结果，而裂隙 low permeable coal seam by roof strata-in horizontal well and 场几何特征对水平井起裂压力起着关键控制作用. staged hydraulic fracture.JChina Coal Soc,018,43(1):150 (张群，葛春贵，李伟，等.碎软低渗煤层顶板水平井分段压裂煤 (2)提出“裂隙场特征参数D”的概念并推导 层气高效抽采模式.煤炭学报，201843(1)：150) 出计算公式，对D进行了影响度分析，得出了压裂 [5]Yin L M,Ma K,Chen J T,et al.Mechanical model on water 效果最大控制因素是储层原生裂隙的宽度b.当隙 inrush assessment related to deep mining above multiple aquifers. 宽b为200~700um时对水力压裂有实际意义；当 Mine Water Environ,2019,38(4):827 b<200m时，储层难以压裂增透；当b>700um [6]Wu X P,Zhang Q.Research on controlling mechanism of fracture裂压力实行了全程调控，全区压裂段围岩维护良 好，地面井未见明显的突水涌水事故. 而压裂后的 低孔低渗砂岩储层的渗透性能则得到大大改善， 产能呈井喷态势，石盒子组盒 8 段日产气量竟达 11481～21360 m 3 ·d–1，在我国西部丰硕气田中实属 罕见，因而成为我国开发非常规天然气的成功 典范. 5    结论 为了高效开采非常规天然气资源，必须深入 研究起裂压力控制机理，通过分析井筒周围的应 力状态以及渗流场特征，进而精确控制目标层起 裂压力. （1）裂隙性储层的起裂压力模型表明，水平井水 力压裂是流固多相在射孔集中应力场、压裂液渗 流场以及储层裂隙场内耦合作用的结果，而裂隙 场几何特征对水平井起裂压力起着关键控制作用. （2）提出“裂隙场特征参数 D”的概念并推导 出计算公式，对 D 进行了影响度分析，得出了压裂 效果最大控制因素是储层原生裂隙的宽度 b. 当隙 宽 b 为 200～700 μm 时对水力压裂有实际意义；当 b < 200 μm 时，储层难以压裂增透；当 b > 700 μm 时，储层本身裂隙已较为发育，没有必要采取水力 压裂措施. （3）运用该模型对苏格里气田东区 H8 段的砂 岩储层的起裂压力进行了定量化计算，并与现场 实测数据作对比，发现理论值与实测值契合度较 高，从而验证了模型的正确性. 该成功案例进一步 证明，科学调控起裂压力是地面作业井获得稳产 高产的必要保证，可以为我国低渗气藏的水平井 压裂施工提供理论借鉴. 参    考    文    献 Cui  F,  Liu  X  H.  Research  on  control  technology  of  hydraulic fracturing  roof  in  fully－ mechanized  mining  face. Coal Sci Technol, 2019, 47（9）: 172 （崔峰, 刘星合. 综采工作面水力压裂顶板控制技术研究. 煤炭 科学技术, 2019, 47（9）：172） [1] Zhang  J,  Yang  T,  Suo  Y  L,  et  al.  Forecast  model  for  roof  water inrush in Anshan coal mine based on coupling evaluation. J Xi’an Univ Sci Technol, 2018, 38（4）: 569 （张杰, 杨涛, 索永录, 等. 基于耦合评价的安山煤矿顶板突水预 测模型研究. 西安科技大学学报, 2018, 38（4）：569） [2] Sun K, Wang Y, Li C, et al. Mechanism of roof separation water disaster in thick coal seam. J Henan Polytech Univ Nat Sci, 2018, 37（2）: 14 （孙魁, 王英, 李成, 等. 巨厚煤层顶板离层水致灾机理研究. 河 南理工大学学报: 自然科学版, 2018, 37（2）：14） [3] Zhang  Q,  Ge  C  G,  Li  W,  et  al.  A  new  model  and  application  of coalbed methane high efficiency production from broken soft and low  permeable  coal  seam  by  roof  strata－in  horizontal  well  and staged hydraulic fracture. J China Coal Soc, 2018, 43（1）: 150 （张群, 葛春贵, 李伟, 等. 碎软低渗煤层顶板水平井分段压裂煤 层气高效抽采模式. 煤炭学报, 2018, 43（1）：150） [4] Yin  L  M,  Ma  K,  Chen  J  T,  et  al.  Mechanical  model  on  water inrush assessment related to deep mining above multiple aquifers. Mine Water Environ, 2019, 38（4）: 827 [5] [6] Wu X P, Zhang Q. Research on controlling mechanism of fracture 表 3 起裂压力理论值与实测值对比表 Table 3 Comparison table of theoretical and measured values of cracking pressure Burial depth / m Perforation half pitch, L / m Wellbore radius, Rw / m Crack field characteristic parameters, D /(N·m–1) Poisson ratio, μ Initiation pressure / MPa Theoretical value Actual value 3190 2 0.2 7.653×104 0.306 48.11 52.94 3200 2 0.2 7.653×104 0.251 49.18 47.06 3210 2 0.2 7.653×104 0.305 50.25 52.95 3220 2 0.2 7.653×104 0.250 51.32 50.21 3230 2 0.2 7.653×104 0.260 52.39 48.85 3240 2 0.2 7.653×104 0.319 53.46 53.00 3190 3200 3210 Burial depth, H/m 3220 3230 3240 Initiation pressure/MPa 70 80 Theoretical value Actual value 20 60 50 40 30 图 4    起裂压力理论值与实测值对比图 Fig.4     Comparison  of  theoretical  and  measured  values  of  cracking pressure · 1454 · 工程科学学报，第 42 卷，第 11 期