沁水盆地郑庄区块煤储层抗拉强度控制因素及其对水力裂缝的影响

摘要

基于对沁水盆地南部郑庄区块9口煤层气井的力学性质测试和对煤层抗拉强度等力学参数的相关性分析,获得煤岩密度、 显微裂隙密度、 镜质组含量、 镜质组反射率、 水分含量和矿物含量等6个影响煤层抗拉强度的参数值,并利用灰色关联数学方法计算和分析这些参数值与抗拉强度的关联度.研究结果表明:①煤层抗拉强度与抗压强度、 弹性模量及泊松比均具有良好的线性相关性,其中与抗压强度的拟合度最高;②煤层抗拉强度与镜质组反射率、 煤岩密度和矿物含量呈现良好的正相关性,而与水分含量、 显微裂隙密度及镜质组含量呈现负相关性;③煤岩密度、 矿物含量对抗拉强度影响较大;④煤层压裂形成的裂缝形态取决于三个参数,即垂向地应力、 水平最小地应力及煤层抗拉强度的数值大小,煤层和顶底板之间抗拉强度差值与压裂缝缝长和缝高也具有良好的线性关系.