水力压裂是低渗储层煤层气开发中的关键技术，压裂效果对煤层气井产能有重要影响。在压裂过程中根据任务不同，可划分为试压、注前置液、注携砂液、注顶替液和测压降5个阶段。压裂效果评价方法主要包括破裂/闭合压力法、压裂检测法、伽马示踪法和压裂曲线分析法[1-2]，其中压裂曲线容易获得而且能较为全面地指示压裂液流动、裂缝扩展、支撑剂运移和煤储层的地质特征[3-4]。
针对我国多个煤层气区块，前人已开展了利用压裂曲线尤其是注携砂液阶段的压裂曲线进行压裂效果评价的尝试，将注携砂液阶段的压裂曲线类型(实际上指压力曲线类型)划分为下降型、稳定型、上升型和波动型，并在与产气量对比后，普遍认为下降型和稳定型压裂效果较好，波动型和上升型压裂效果较差[5-11]。同时，前人尝试性地利用灰色关联法、人工神经网络法、统计法等对压裂效果的影响因素进行了预测[12-15]，但关于影响压裂效果的机理分析不足，也难以指导压裂施工的作业控制。
笔者基于寿阳和柿庄区块的压裂资料，采用压裂缝类型与压力曲线类型相结合的方法，对压裂效果进行了评价，对注携砂液阶段的砂比曲线开展了类型划分，发现压力曲线类型与砂比曲线类型之间存在普遍的统计对应关系，以此统计对应关系为基础，综合考虑地应力类型、煤岩与围岩力学性质差异以及煤岩与围岩应力差异多因素，对影响压裂效果的机理进行了深入分析。笔者提出的研究思路和研究方法，丰富了压裂曲线分析法的科学内涵，具有推广到其他区块压裂效果评价的应用前景。
1 煤层气地质条件和排采情况
沁水盆地位于山西省的东南部(图1)，是我国重要的煤层气产业基地之一，同时也是我国煤层气赋存条件和开发条件十分优越的含煤盆地之一。寿阳区块和柿庄区块分别位于沁水盆地的北部和东南部，位置如图1所示，两区块的煤系均为下二叠统山西组和上石炭统太原组，其中寿阳区块的主采煤层为山西组的3号、9号煤层和太原组的15号煤层(图2左)，柿庄区块的主采煤层为山西组的3号和太原组的15号煤层(图2右)，且两区块的主采煤层经历了相似的地质演化，两个区块的煤阶和煤体结构类似，皆以高煤阶、碎裂煤为主[16]。前人对寿阳区块和柿庄区块煤储层参数进行过详细对比，结果表明柿庄区块的含气量略高于寿阳区块，但2者差别不大，寿阳区块的各煤层厚度较薄，单层资源丰度较低，尽管寿阳区块单层排采的资源条件有所欠缺，但3套煤层累计资源丰度为1.57×108 m3/km2，具备合层排采的资源丰度条件[17-18]。关于两区块储层流体的可动性，前人研究表明寿阳区块煤储层渗透率明显高于柿庄区块，寿阳区块煤岩吸附时间与柿庄区块相当，从储层流体可动性的角度看，寿阳区块更有利于煤层气开发[17]。
地应力大小和方向控制着压裂缝的方位、倾角以及高度[19]，故研究区的地应力特征为影响煤储层压裂的主要因素。根据三向主应力的相对大小可将地应力划分为3种类型:正常应力场(σv > σH > σh)、反转应力场(σH >σh > σv)及走滑应力场(σH > σv > σh)[20]，且正常应力状态下，水平主应力较小，构造应力较弱，是一种弱挤压的应力状态，反转应力状态下，水平主应力较大，构造应力较强，是一种强挤压的应力状态，而走滑应力则处于2者之间，是一种中等强度挤压的应力状态。前人[21]对寿阳区块和柿庄区块地应力状态进行研究后发现，寿阳区块少数数据点表现为走滑应力类型，多数数据点表现为正常应力类型，整体处于弱挤压的应力状态，而柿庄区块三向主应力的相对大小垂向上发生了两次转换:当煤层埋深<500 m时，为反转应力状态;当煤层埋深处于500～950 m时，为走滑应力状态;当煤层埋深>950 m时，为正常应力状态。根据煤层气井排采动态典型指标方法[22]，分别对寿阳区块64口煤层气井和柿庄区块59口煤层气井进行典型日产水量(煤层气井动液面较稳定期间的平均日产水量)和典型日产气量(煤层气井产气量较稳定期间的平均日产气量)进行分析可知(表1)，寿阳区块最高单井典型日产气量不足1 000 m3/d，超过60%的煤层气井典型产气量不足100 m3/d，最高单井典型产水量约为146.5 m3/d，平均单井典型产产水量则高达28.7 m3/d，总体具有见气井比例低、单井产气量低和产水量高的特点;相比之下，柿庄区块煤层气井产气效果相对较好，见气井比例较高，单井典型日产气量最高可达3 000 m3/d，区块内虽然存在个别典型日产水量为大于20 m3/d 的未见气井，但平均典型产水量在10 m3/d以下。总体而言，与柿庄区块相比，寿阳区块煤层气开发过程中存在高产水、低产气的问题。
图1 沁水盆地柿庄区块和寿阳区块地理位置
Fig.1 Geographic location of Shizhuang block and Shouyang block of Qinshui Basin
图2 沁水盆地寿阳区块(左)和柿庄区块(右)煤系柱状图
Fig.2 Stratigraphy of Carboniferous-Permian coal measures in Shouyang (left) and Shizhuang (right) CBM blocks，
Qinshui Basin
下面将基于寿阳和柿庄区块地应力类型的差异，利用压裂缝类型和压力曲线类型分析法，对寿阳和柿庄区块压裂效果进行对比分析，并且在砂比曲线类型划分和压力曲线类型与砂比曲线类型统计对应关系分析的基础上，讨论压裂效果的影响机理。
2 压力曲线类型和压裂效果评价
目前，寿阳和柿庄区块煤储层改造措施主要为水力压裂，其基本原理是通过超过地层吸液能力的排量将高黏度压裂液泵入井内，在井底产生高压，促使压裂液体挤入煤层中原有的和压裂后出现的裂缝内，扩宽并伸展这些裂缝，进而在煤中产生更多的次生裂缝与裂隙[23]。压裂曲线是实施压裂过程中施工压力、排量和砂比随施工时间变化的曲线，是压裂时地面所得到的实时且直接的压裂施工情况的真实反映[24]。
参照前人在柿庄区块注携砂液阶段压力曲线类型划分方案[11]，笔者把寿阳区块193个井层(压裂15号煤层169口井，压裂3号煤层24口井)携砂液阶段的压力曲线类型划分为下降型、稳定型、上升型和波动型，图3为4个典型井层的压力曲线类型。
从压力曲线形态来看(图3中的红色曲线)，各曲线特征为:在排量基本保持稳定的条件下，随着注携砂液阶段砂比的稳定提高，下降型压力曲线(图3(a))表现为井口压力前期下降，后期稳定，总体呈下降趋势;稳定型压力曲线(图3(b))表现为井口压力基本保持稳定;上升型压力曲线(图3(c))表现为井口压力总体上呈上升趋势;波动型压力曲线(图3(d))表现为井口压力不稳定，出现明显的上下波动。寿阳和柿庄区块压力曲线类型统计结果见表2。
表1 寿阳区块和柿庄区块煤层气排采效果对比
Table 1 Comparison of result of CBM development between Shouyang and Shizhuang CBM blocks
区块不同典型日产气量(m3)对应井数占比/%0～100100～500500～1 000>1 000不同典型日产水量(m3)对应井数占比/%0～22～1010～20>20寿阳65.631.23.204.717.234.443.7柿庄52.540.73.43.430.544.16.818.6
图3 沁水盆地寿阳区块注携砂液阶段典型压裂曲线类型
Fig.3 Classification of fracturing curves types based on the proppant-injection stage in Shouyang CBM block,Qinshui Basin
由表2可知，寿阳区块下降型和稳定型压力曲线类型占比为36%，低于柿庄区块的46%;寿阳区块上升型和波动型压力曲线类型占比为64%，高于柿庄区块的54%，且波动型压力曲线在寿阳区块占比高达48%。与柿庄区块相比，寿阳区块存在上升型和波动型压力曲线类型占比较高，且波动型占比更高的现象。前人在柿庄区块研究中，得出下降型和稳定型压裂效果较好、上升型和波动型压裂效果较差的结论[11]。寿阳区块因大部分井是合层排采井，无法直接建立起排采效果与压力曲线类型的对应关系，但根据前人在柿庄区块获得的认识，可推断寿阳区块的压裂效果整体上比柿庄区块差。
以上分析仅为统计结果，为什么寿阳区块压裂效果较差，尚需对影响压裂效果的机理进行深入分析，下面，首先讨论压力曲线与砂比曲线的统计对应关系，以便为后面的机理分析奠定基础。
3 压力曲线类型与砂比曲线类型统计对应关系分析
进一步观察图3发现，注携砂液阶段初期砂比曲线(图3中的绿色曲线)出现连续型和断续型两种不同的情况:连续型砂比曲线即注携砂液阶段初期加砂顺利，未出现过停砂，如在图3(a)出现了连续型砂比曲线;断续型砂比曲线即注携砂液阶段初期间断性出现停砂，如在图3(b)～(d)中，出现了断续型砂比曲线。为了研究砂比曲线与压力曲线类型之间的关系，表3列出了寿阳区块193个压裂井层(压裂15号煤层169口井，压裂3号煤层24口井)和柿庄区块45个压裂井层(压裂3号煤层)的砂比曲线类型和每种砂比曲线类型对应的压力曲线类型统计分析结果。
表2 寿阳区块与柿庄区块压力曲线类型统计
Table 2 Statistics of pressure curve types in Shouyang and Shizhuang CBM blocks
区块压力曲线类型井数/口占比/%合计/%下降型16836稳定型5528寿阳区块上升型301664波动型9248累计193100100下降型61346稳定型1533柿庄区块上升型71654波动型1738累计45100100
由表3砂比曲线类型统计结果可以看出，寿阳区块在煤层压裂过程中的注携砂液阶段初期砂比曲线类型为连续型的井数占比11%，断续型的井数占比89%，而柿庄区块则相反，连续型砂比曲线占比达到76%，断续型砂比曲线占比仅为24%，可见相对于柿庄区块，寿阳区块在注携砂液阶段初期，间断性出现停砂的井数明显较多。从压力曲线类型与砂比曲线类型的对应统计分析结果可以看出，寿阳区块连续型与断续型砂比曲线均会对应出现4种压力曲线类型，但当砂比曲线类型为连续型时，压力曲线类型呈现为下降型和稳定型的可能性较大(分别为19%和48%，合计占比67%)，对应压裂效果较好;反之，当砂比曲线类型为断续型时，压力曲线类型呈现为上升型和波动型的可能性较大(分别为15%和52%，合计占比67%)，对应压裂效果较差。在寿阳区块压力曲线类型与砂比曲线类型的这一统计对应关系，在柿庄区块同样存在，且当砂比曲线类型为断续型时对应出现波动型压力曲线可能性较大这一规律更为明显。由此可见，压力曲线类型与砂比曲线类型之间的统计对应关系具有一定的普遍性。
表3 寿阳区块与柿庄区块砂比曲线类型与压力曲线类型统计对应关系
Table 3 Statistical table between proppant concentration curve type and pressure curve type in Shouyang and Shizhuang CBM blocks
区块砂比曲线类型井数/口占比/%压力曲线类型井数/口占比/%寿阳连续型2111断续型17289累计193100下降型419稳定型104867上升型524波动型2933小计21100下降型127稳定型452633上升型2515波动型905267小计172100—193——柿庄连续型3476断续型112累计45100下降型618稳定型144159上升型721波动型72041小计34100下降型00稳定型199上升型00波动型109191小计11100—45——
通过砂比曲线和压力曲线的综合分析发现，与柿庄区块相比，寿阳区块出现了断续型砂比曲线占比和波动型压力曲线占比双高的现象，且断续型砂比曲线与上升型和波动型压力曲线又存在良好的对应，整体上压裂效果较差，对压裂效果的影响机理，后面将开展进一步讨论，下面，首先对压裂缝扩展路径进行分析。
4 压裂缝扩展路径分析
压裂缝是张性裂缝，总是沿垂直最小挤聚力的方向开裂，而挤聚力由地应力和抗张强度组成[25]，由于同一煤层的抗张强度差别不大，压裂缝的发育方向主要受最小主应力的影响[19,26]，即压裂缝总是沿垂直于最小主应力的方向开裂。如本文第1部分所述，寿阳区块的地应力类型以正常应力为主，煤储层处于弱挤压状态，开裂面垂直于最小水平主应力，主要发育垂直压裂缝。柿庄区块地应力类型包括正常应力、走滑应力和反转应力3种类型，在该区块浅部主要为反转应力类型，处于强挤压状态，开裂面垂直于垂向主应力，发育水平压裂缝，中部主要为走滑应力类型，处于中等强度挤压状态，深部主要为正常应力类型，处于弱挤压状态，在这两种应力状态下，开裂面垂直于最小水平主应力，发育垂直压裂缝。
在强挤压状态(反转应力类型)发育水平压裂缝的情况下，压裂缝的扩展路径比较简单，在煤层内沿层理方向侧向扩展;在中等强度挤压状态(走滑应力类型)和弱挤压状态(正常应力类型)发育垂直压裂缝的情况下，压裂缝的扩展路径比较复杂，即垂直压裂缝的扩展路径存在2种可能:一是在垂向上扩展压开煤层顶底板，对煤层的压裂效果较差，同时易引发沟通煤系含水层的风险，此种情况是不希望看到的结果，尤其是在煤系含水层发育的情况下，出现此种情况将严重影响煤层气的排采;二是被限制在煤层内在侧向上扩展，是压裂缝较为有效的扩展路径。从张性破裂的力学机制来看，垂直缝的扩展路径取决于煤层与顶底板岩石抗张强度差值和煤层与顶底板最小水平主应力差值的相对关系，下面，结合寿阳区块和柿庄区块的具体资料，就此两个差值的相对关系及其对垂直压裂缝扩展路径的控制作用开展讨论。
寿阳区块顶底板砂岩、泥岩和灰岩的抗张强度均值分别为4.9,3.1和3.9 MPa，柿庄区块3号煤层顶底板砂岩、泥岩和灰岩3种岩性岩石的抗张强度均值分别为4.3,2.8和4.3 MPa[16]。由于两个区块没有获取煤岩抗张强度资料，笔者借用沁水盆地同样为高煤阶的寺河矿和郑庄区块煤岩的抗张强度统计数据(表4)，由表4可见，沁水盆地南部高煤阶煤岩抗张强度在0.09～1.78 MPa，平均约为0.9 MPa。尽管寿阳区块煤岩成熟度(少量瘦煤，以贫煤和无烟煤为主)稍低于柿庄区块(贫煤和无烟煤)，两个区块在煤岩抗张强度方面不会有明显差异，因此，沁水盆地南部的抗张强度数据也可用于寿阳区块的半定量分析。对比煤岩与其顶底板砂岩、泥岩和灰岩的抗张强度可见，无论在寿阳区块还是柿庄区块，顶底板岩性的平均抗张强度比煤岩的平均抗张强度高出1.9～4.0 MPa，在此前提下，当顶底板最小水平主应力低于煤层最小主应力，且差值为1.9～4.0 MPa时，垂直压裂缝在垂向上扩展压开顶底板，反之，垂直压裂缝被限制在煤层内侧向扩展，而顶底板最小水平主应力较煤层最小水平主应力低1.9～4.0 MPa即为垂直压裂缝压开顶底板的临界条件。
表4 沁水盆地南部高煤阶煤岩抗张强度统计
Table 4 Tensile strength of high rank coals in the southern Qinahsui Basin
区块/煤矿样品个数抗拉强度/MPa区间平均值寺河矿100.68～1.781.19郑庄区块90.09～1.200.61平均——0.90
国外学者通过统计全球主要盆地的地应力数据，发现在弱挤压和拉张盆地/地区，刚性大的岩石承受的水平应力小于塑性岩石承受的水平应力，而在挤压强烈的盆地/地区，刚性大的岩石承受的水平应力大于塑性岩石承受的水平应力[28]。据此推断，在弱挤压的寿阳区块的不同压裂井层中，满足如上临界条件的概率较大，即垂直压裂缝发生垂向扩展压开顶底板(路径1)的概率较大。在强挤压的柿庄区块浅部反转应力区，发育沿层面侧向扩展的水平压裂缝，在中部走滑应力区，顶底板最小水平主应力一般高于煤层最小水平主应力，出现垂直压裂缝压开顶底板临界条件的概率小，即在柿庄区块浅部反转应力区和中部走滑应力区，多数压裂井层中压裂缝均在煤层内侧向扩展，但在柿庄区块深部弱挤压区(正常应力类型)，则出现垂直压裂缝压开顶底板临界条件的概率大，即易出现垂直压裂缝垂向扩展压开顶底板的情况(路径1)。
根据上述压裂缝扩展路径的分析，下面将深入分析压裂效果影响机理。
5 压裂效果影响机理及其对压裂作业的指导作用
5.1 压裂效果影响机理
根据国内压裂界的经验，煤层与顶底板的最小水平主应力差一般在2～3 MPa，煤层与顶底板岩石抗张强度差值和煤层与顶底板最小水平主应力差值的相对关系往往处于临界状态，因此，垂直压裂缝扩展初期有两个路径(垂向扩展压开顶底板或被限制在煤层内侧向扩展)选择，在这一选择过程中，在携砂液阶段早期易出现砂堵现象，多形成断续型砂比曲线。如在柿庄区块注砂初期砂比曲线显示为断续的11口井中，有应力数据的井仅有SX-009,SX-020和TS-524等3口井，其中，SX-009和SX-020井位于深部弱挤压应力区(正常应力类型)，TS-524井位于中浅部，处于走滑应力环境[11]，这3口井均发育垂直压裂缝，也均出现断续型砂比曲线(图4)。
图4 沁水盆地柿庄区块3号煤层发育垂直压裂缝典型井
的压裂曲线
Fig.4 Fracturing curves types of three typical wells with vertical hydraulic fracture in the No.3 coal seam of Shizhuang block,Qinshui Basin
水平压裂缝在煤层内沿层理方向侧向扩展，不存在路径选择问题，在携砂液阶段早期不易出现砂堵现象，多形成连续型砂比曲线。如柿庄区块中浅部的TS-635,SX-004,TS30-02,TS-009和TS-333等5口井，地应力类型为反转应力，煤储层处于强挤压状态，主要压裂缝类型为水平缝，压裂缝在煤层内侧向扩展[11]，未出现携砂液初期加砂困难的现象，5口井的砂比曲线均为连续型(图5)。
如前(压裂缝扩展路径分析)所述，整体处于弱挤压应力状态的寿阳区块主要发育垂直压裂缝，且易出现垂直压裂缝垂向扩展压穿顶底板的情况，而柿庄区块只有深部弱挤压应力区(正常应力区)易出现此种情况，柿庄区块中部中等强度挤压应力区(走滑应力区)不易出现此种情况，柿庄区块浅部强挤压应力区(反转应力区)发育水平压裂缝，不会出现此种情况，这就是寿阳区块断续型砂比曲线占比(89%)远高于柿庄区块断续型砂比曲线占比(24%)的根本原因。
虽然从实际资料的统计分析来看，压力曲线与砂比曲线之间仅仅存在统计对应关系而非确定型的关系，且这一统计对应关系具有普遍性，但从上述分析可以看出，这种统计对应关系背后有一定的物理成因机制:在弱挤压应力井层(正常应力场)，发育垂直压裂缝，在携砂液阶段早期垂直压裂缝扩展路径选择过程中，易出现砂堵，多形成断续型砂比曲线(图4)，随后，若满足垂直压裂缝压开顶底板临界条件，则垂直压裂缝垂向扩展成为优势开裂方向，即逐层压开顶底板不同岩性层，易出现波动型压力曲线(图4、表3);若不满足垂直压裂缝压开顶底板临界条件，则垂直压裂缝被限制在煤层内侧向扩展，此时，煤系应力和抗张强度在侧向上的变化将影响压力曲线形态，易出现稳定型、下降型和上升型不同类型的压力曲线(表3)。就寿阳区块而言，以正常应力类型为主(只有个别井层属走滑应力类型)，发育垂直压裂缝，导致断续型砂比曲线占比(89%，表3)和波动型压力曲线占比(48%，表2)的双高现象，整体上压裂效果较差，根本的地质因素是该区块的应力状态决定了较多的井层发育了压穿顶底板的垂直压裂缝，成为无效造缝，同时，由于寿阳区块煤系的沉积环境以上三角洲平原为主[29]，砂泥比高，砂岩含水层发育，压开煤层顶底板的垂直压裂缝易沟通煤层与砂岩含水层，从而出现多数井高产水、低产气的不利现象。柿庄区块存在中浅部反转和走滑应力类型和深部正常应力类型，发育水平压裂缝和垂直压裂缝，断续型砂比曲线占比低(25%，表3)，波动型压力曲线占比(38%，表2)也较寿阳区块低，压裂效果优于寿阳区块，尽管部分垂直压裂缝、尤其是深部正常应力的垂直压裂缝可能压开顶底板，但因柿庄区块煤系沉积环境以下三角洲平原为主[29]，砂泥比低，砂岩含水层不发育，煤层气井高产水问题不突出。另外，在柿庄区块浅部反转应力区发育水平压裂缝，易出现连续型加砂曲线和平稳型和下降型压力曲线，也可出现波动型压力曲线(图5)，平稳型和下降型压力曲线指示较好的压裂效果，波动型压力曲线指示较差的压裂效果。
图5 沁水盆地柿庄区块3号煤层发育水平压裂缝的5口典型井的压裂曲线
Fig.5 Fracturing curves types of five typical wells with horizontal hydraulic fracture in the No.3 coal seam of Shizhuang block,Qinshui Basin
5.2 对压裂作业的指导作用
由于地下力学参数(煤岩和顶底板的抗张强度)和应力参数(煤岩和顶底板承受的最小水平主应力)的非均质和多变性，压力曲线类型与砂比曲线类型之间不可能是一一对应关系，而只能表现为统计对应关系。然而，这种统计对应关系对合理解释压裂效果的机理提供了途径和桥梁，压裂机理的认识，对实际压力施工也有重要的指导作用:砂比曲线类型反映的是携砂液阶段早期加砂曲线形态，由图3～5可以看出，无论最初加砂是否顺利，随着加砂量即砂比的逐渐增大，在整个注携砂液过程中砂比曲线均为连续，即在整个注砂过程中加砂都是顺利的，所以砂比曲线不能直接反映压裂效果，压裂效果由携砂液阶段压力曲线的形态直接反映，但砂比曲线可作为压裂效果的预警曲线，若在加砂初期，砂比曲线为断续型，则压力曲线出现上升或波动型的可能性就比较大，此时，应引起注意，若随后压力曲线开始出现上升或波动，则预期最终压裂效果差，则可考虑提前终止压裂。
6 结论与建议
(1)依据注携砂液阶段压力曲线及初期砂比曲线的形态特征，将压力曲线划分为下降、稳定、上升和波动4种类型，砂比曲线划分为连续和断续两种类型。压力曲线类型与砂比曲线类型存在普遍的统计对应关系，即连续型砂比曲线对应的稳定型和下降型压力曲线占比高，断续型砂比曲线对应的上升型和波动型压力曲线占比高。
(2)压力曲线类型与砂比曲线类型之间的统计对应关系背后有一定的物理成因机制:在弱挤压应力井层(正常应力场)，携砂液阶段早期垂直压裂缝扩展路径选择过程中，易出现砂堵，多形成断续型砂比曲线，随后，若满足垂直压裂缝压开顶底板临界条件，则垂直压裂缝垂向扩展压开顶底板，即逐层压开顶底板不同岩性层，易出现波动型压力曲线。若不满足垂直压裂缝压开顶底板临界条件，则垂直压裂缝被限制在煤层内侧向扩展，易出现稳定型、下降型和上升型不同类型的压力曲线。
(3)压裂效果评价主要依据压力曲线的形态，而砂比曲线的形态，可作为压裂效果的预警曲线，在携砂液阶段早期，若砂比曲线出现断续型，且压力曲线开始出现上升或波动，预期压裂效果差，则可考虑提前终止压裂。
(4)与柿庄区块相比，寿阳区块出现了断续型砂比曲线和波动型压力曲线占比的双高现象，整体上压裂效果较差，根本的地质因素是该区块的应力状态决定了较多的井层发育了压穿顶底板的垂直压裂缝，成为无效造缝，使得压裂效果不佳，同时压开煤层顶底板岩石的压裂缝易沟通该区块含水丰富的煤系砂岩含水层，从而出现多数井高产水、低产气的不利现象。
(5)建议在寿阳区块及类似的围岩含水层发育的区块，应以控制压裂缝高度为主要目标，通过压裂规模控制，包括对携砂液注入量、注入压力和注入时间进行控制，避免压裂缝压开煤层顶底板并沟通围岩含水层，降低无效排水，提高单井产气量。
[1] PALMER I D,KUTAS G M.Hydraulic fracture height growth in San Juan Basin Coalbeds[A].Society of Petroleum Engineers[C].1991:71-88.
[2] RODVELT G.Vertical well construction and hydraulic fracturing for CBM completions[A].THAKUR P.Coal Bed Methane-From Prospect to Pipeline[C].2014:101-135.
[3] 黄月明.水力压裂加砂施工曲线形态剖析[J].河南石油,2002,16(5):51-53，1.
HUANG Yueming.Morphological analysis of hydraulic fracturing sand adding construction curve[J].Henan Petroleum,2002,16(5):51-53,1.
[4] 黄月明,练以锋.压裂施工动态曲线及特征分析[J].油气井测试,2002,11(4):52-55,57.
HUANG Yueming,LIAN Yifeng.Dynamic curves and characteristics analysis of fracturing[J].Well Testing,2002,11(4):52-55,57.
[5] 王玉海,夏克文,孙国库,等.根据压裂施工曲线判断煤层气井压后裂缝展布及产气效果方法研究[J].油气井测试,2011,20(2):25-29,76.
WANG Yuhai,XIA Kewen,SUN Guoku,et al.Determination of crack distribution after fracturing according to CBM wells fracturing pressure curve and study on effect and method of gas production[J].Well Testing,2011,20(2):25-29,76.
[6] 李亭,杨琦.煤层气井压裂施工曲线特征分析及应用[J].中国煤炭地质,2012,24(9):20-24.
LI Ting,YANG Qi.CBM well fracturing operation curve characteristic analysis and application[J].Coal Geology of China,2012,24(9):20-24.
[7] 蔡路,姚艳斌,张永平,等.沁水盆地郑庄区块煤储层水力压裂曲线类型及其地质影响因素[J].石油学报,2015,36(S1):83-90.
CAI Lu,YAO Yanbin,ZHANG Yongping,et al.Hydraulic fracturing curve types of Qinshui Basin and their coal reservoirs in Zhengzhuang block,geological influence factors[J].Acta Petrolei Sinica,2015,36(S1):83-90.
[8] 谢楠,姚艳斌,杨延辉,等.郑庄区块煤层气评价井压裂效果影响因素分析[J].煤炭科学技术,2016,44(S1):180-185.
XIE Nan,YAO Yanbin,YANG Yanhui,et al.Fracturing effect factors analysis of CBM appraisal wells in Zhengzhuang Block[J].Coal Science and Technology,2016,44(S1):180-185.
[9] 王绪性,仲冠宇,郭布民,等.沁水盆地南部3号煤压裂曲线特征及施工建议[J].煤田地质与勘探,2016,44(3):36-39,45.
WANG Xuxing,ZHONG Guanyu,GUO Bumin,et al.Characteristic of fracturing curve of seam No.3 in south of Qinshui basin and suggestion about operation[J].Coal Geology & Exploration,2016,44(3):36-39,45.
[10] 张小东,胡修凤,杨延辉,等.沁南煤层气井压裂施工曲线分析[J].河南理工大学学报(自然科学版),2017，36(3):21-27.
ZHANG Xiaodong,HU Xiufeng,YANG Yanhui,et al.Analysis of hydraulic fracturing operation curves of CBM wells in Southern Qinshui Basin[J].Journal of Henan Polytechnic University(Natural Science),2017，36(3):21-27.
[11] 张晓娜,康永尚,姜杉钰,等.沁水盆地柿庄区块3号煤层压裂曲线类型及其成因机制[J].煤炭学报,2017,42(S2):441-451.
ZHANG Xiaona,KANG Yongshang,JIANG Shanyu,et al.Fracturing curve types and their formation mechanism of coal seam 3 in Shizhuang block,Qinshui basin[J].Journal of China Coal Society,2017,42(S2):441-451.
[12] 吴信波,王谦,张俊.彬长矿区煤层气井水力压裂效果影响因素分析[J].非常规油气,2017,4(6):100-104.
WU Xinbo,WANG Qian,ZHANG Jun,et al.Analysis on influencing factors of hydraulic fracturing effect of Coalbed Methane wells in Binchang mining area[J].Unconventional Oil & Gas,2017,4(6):100-104.
[13] 李杨.重复压裂的选井选层方法及压裂效果影响因素分析[J].辽宁化工,2016,45(3):334-336.
LI Yang.Selection Methods of well and layer for refracturing and factors influencing fracturing effect[J].Liaoning Chemical Industry,2016,45(3):334-336.
[14] 曲占庆,黄德胜,毛登周,等.基于灰色关联法的低渗气藏压裂效果影响因素分析[J].西北大学学报(自然科学版),2014,44(4):603-609.
QU Zhanqing,HUANG Desheng,MAO Dengzhou,et al.The influencing factors of fracturing effects in low permeability gas reservoir with gray correlation method[J].Journal of Northwest University:Natural Science Edition,2014,44(4):603-609.
[15] 孙东生,王红才,侯默,等.影响水力压裂效果的因素及人工神经网络评价[J].地质力学学报,2006(4):485-491.
SUN Dongsheng,WANG Hongcai,HOU Mo,et al.Factors Influencing the effects of hydrofracturing in a low-permeability oilfield and potential evaluation using artificial neural network[J].Journal of Geomechanics,2006(4):485-491.
[16] 康永尚,张兵,鱼雪,等.沁水盆地寿阳区块煤层气排采动态成因机理及排采对策[J].天然气地球科学,2017,28(1):116-126.
KANG Yongshang,ZHANG Bing,YU Xue,et al.Formation mechanism of well performance and CBM development strategy in Shouyang Block,Qinshui Basin[J].Natural Gas Geoscience,2017,28(1):116-126.
[17] 王金,康永尚,姜杉钰,等.沁水盆地寿阳区块和柿庄区块煤层气开发条件对比[J].煤田地质与勘探,2017,45(4):56-62.
WANG Jin,KANG Yongshang,JIANG Shanyu,et al.Comparison of development conditions of coalbed methane in Shouyang block and Shizhuang block of Qinshui Basin[J].Coal Geology & Exploration,2017,45(4):56-62.
[18] 康永尚,姜杉钰,张兵,等.煤层气资源可动用性定性/半定量评价方法研究[J].煤炭学报,2017,42(11):2914-2924.
KANG Yongshang,JIANG Shanyu,ZHANG Bing,et al.Qualitative/semi-quantitative evaluation method of coalbed methane exploitation feasibility[J].Journal of China Coal Society,2017,42(11):2914-2924.
[19] 倪小明,王延斌,接铭训,等.不同构造部位地应力对压裂裂缝形态的控制[J].煤炭学报,2008,33(5):505-508.
NI Xiaoming,WANG Yanbin,JIE Mingxun,et al.Stress’s influence in different tectonic positions on fracturing interstitial morphology[J].Journal of China Coal Society,2008,33(5):505-508.
[20] FINKBEINER T,MOOS D,DEROSE W,et al.Wellbore stability evaluation for horizontal hole completion — A case study[A].Paper,64409 — MS presented at the SPE Asia Pacific Oil and Gas Conference and Exhibition,16—18 October,2000,Brisbane,Australia[C].New York:SPE,2000.
[21] 孙良忠,康永尚,王金,等.地应力类型垂向转换及其对煤储层渗透率控制作用[J].高校地质学报,2017,23(1):148-156.
SUN Liangzhong,KANG Yongshang,WANG Jin,et al.Vertical transformation of in-situ stress type and its control on coalbed reservoir permeability[J].Geological Journal of China Universities,2017,23(1):148-156.
[22] 康永尚,秦绍锋,韩军,等.煤层气井排采动态典型指标分析方法体系[J].煤炭学报,2013,38(10):1825-1830.
KANG Yongshang,QIN Shaofeng,HAN Jun,et al.Typical dynamic index analysis method system for drainage and production dynamic curves of CBM wells[J].Journal of China Coal Society,2013,38(10):1825-1830.
[23] 张小东,张鹏,刘浩,等.高煤级煤储层水力压裂裂缝扩展模型研究[J].中国矿业大学学报,2013,42(4):573-579.
ZHANG Xiaodong,ZHANG Peng,LIU Hao,et al.Fracture extended model under hydraulic fracturing engineering for high rank coal reservoirs[J].Journal of China University of Mining & Technology,2013,42(4):573-580.
[24] 肖中海,刘巨生,陈义国.压裂施工曲线特征分析及应用[J].石油地质与工程,2008(5):99-102.
XIAO Zhonghai,LIU Jusheng,CHEN Yiguo.Characteristic analysis and application of fracturing curve[J].Petroleum Geology and Engineering,2008,22(5):99-102.
[25] 孟召平,田永东,李国富.煤层气开发地质理论与方法[M].北京:科学出版社,2010:253-260.
[26] 吴国代,桑树勋,杨志刚,等.地应力影响煤层气勘探开发的研究现状与展望[J].中国煤炭地质,2009,21(4):31-34.
WU Guodai,SANG Shuxun,YANG Zhigang,et al.Current research status and prospect of geo-stress impact on CBM Exploration and Exploitation[J].Coal Geology of China,2009,21(4):31-34.
[27] 姜杉钰,康永尚,张守仁,等.沁水盆地柿庄区块煤层气井排采动态影响因素分析及开发对策研究[J].天然气地球科学,2016,27(6):1134-1142.
JIANG Shanyu,KANG Yongshang,ZHANG Shouren,et al.Analysis on influencing factors of drainage dynamic of wells and CBM development strategy in Shizhuang block[J].Natural Gas Geoscience,2016,27(6):1134-1142.
[28] PLUMB R A.Variations of the least horizontal stress magnitude in sedimentary rocks[A].Nelson & Laubach.Rock Mechanics[C].Balkema,Rotterdam:1994:71-78.
[29] 邵龙义,肖正辉,何志平,等.晋东南沁水盆地石炭二叠纪含煤岩系古地理及聚煤作用研究[J].古地理学报,2006,8(1):43-52.
SHAO Longyi,XIAO Zhenghui,HE Zhiping,et al.Paleogeography and coal accumulation for coal measures of the Carboniferous-Permian in Qinshui Basin,southeastern Shanxi Province[J].Journal of Paleogeography,2006,8(1):43-52.
