沁水盆地南部郑庄区块岩石力学特征对压裂裂缝的影响及差异化开发对策

作     者：张聪 赵立平 杨瑞强 王琪 桑广杰 李可心 王玉婷 贾慧敏 李俊 

作者机构：中石油华北油田山西煤层气勘探开发分公司 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

基　　金：中国石油华北油田公司揭榜挂帅项目《沁水中深层煤层气提高单井产气量关键技术研究及应用(2024-HB-ZD0501) 

主　　题：沁水盆地 郑庄区块 岩石力学参数 动静态转换模型 压裂模拟 

摘      要：煤储层岩石力学参数对天然裂缝的形成演化及人工裂缝的扩展规律具有重要控制作用，是影响煤储层压裂改造的关键因素。为明确郑庄区块岩石力学参数特征和压裂裂缝发育规律，实现煤储层高效改造和开发，利用阵列声波测井资料建立纵横波转换模型，基于岩石力学参数试验和测井计算建立动静态岩石力学参数转换模型，利用声波时差、密度等常规测井数据，计算得到郑庄区块岩石力学参数分布规律。在此基础上，利用FrSmart压裂模拟软件建立郑庄区块不同井区水平井的地质力学模型，开展压裂模拟探究岩石力学参数和压裂规模对压裂裂缝形态的影响，并针对不同井区提出差异化开发对策。研究结果表明：郑庄区块静态杨氏模量在0.28～1.45GPa之间，平均0.95GPa，静态泊松比为0.31～0.34，平均0.32，整体呈不均匀分布。随着煤储层杨氏模量的不断增大和泊松比的减小，压裂缝长和单缝宽均有逐渐减小的趋势。压裂缝长和单缝宽与压裂规模有正相关关系，增加压裂液量和砂量可以有效增加压裂缝长和单缝宽，提高裂缝体积。增大施工排量，压裂缝长、单缝宽、裂缝体积均大幅度增加。现场在郑庄区块北部开展大规模大排量压裂先导试验，裂缝监测结果显示平均压裂缝长超400m，缝宽在40m以上，平均单段储层改造体积170×104m3，改造效果较以往提升580%。在后续开发过程中，郑庄区块北部井区建议采用大规模大排量压裂，最佳井距为320m；中北部井区建议采用中等压裂规模进行改造，最佳井距为300m；西南部井区建议采用中等规模压裂，最佳井距为260m。