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作者：马军强;李学华;张佳琦;姚强岭;种照辉;杨森;袁钰鑫;
单位：西安科技大学能源与矿业工程学院;中国矿业大学矿业工程学院;中国矿业大学安全工程学院;
摘要：为掌握水力裂缝遇到岩层界面时由于岩性突变引起的裂缝扩展轨迹变化规律,通过真三轴水力压裂试验和直流电阻率法反演,研究了不同岩性组合模式下煤系岩层水力裂缝的扩展行为,揭示了地应力、岩性强度差异和岩层界面强度对水力裂缝扩展轨迹的影响机制。研究结果表明:煤系岩层水力裂缝形态具有明显的非对称特征,有单一、交叉、“T”形、“十”形、“工”形、“干”形和复杂裂缝7种模式。水力压裂压力曲线可划分为快速增大至起裂压力、压力突降、稳定波动和停泵后压力降低4个阶段,水力裂缝延伸遇到天然裂缝或岩层界面时压力曲线会出现明显的波动,压力突降值与水力裂缝的复杂程度呈负相关。地应力对水力裂缝的控制作用与最大主应力方向和垂直应力差异系数有关,当垂直应力为最大主应力时,垂直应力差异系数越大,水力裂缝越易穿过界面继续垂向扩展。岩性强度差异对水力裂缝扩展轨迹的影响表现为当水力裂缝由软岩中起裂扩展至岩层界面时,其扩展轨迹多为停止和沿着岩层界面扩展;当水力裂缝在硬岩中起裂时,岩性强度差异ΔS越大,越容易穿过岩层界面继续垂向扩展,反之,则易沿着岩层界面扩展。
关键词：煤系岩层;;水力压裂;;岩性组合模式;;岩层界面;;裂缝扩展
基金资助：国家自然科学基金资助项目(51874285,52474180)
