采用水压致裂测量地应力方法,测得了沁水盆地南部45口煤层气井主采煤层地应力分布,通过统计分析,建立了主采煤层地应力与煤层埋藏深度之间的相关关系和模型,分析了地应力在煤储层渗透性及压裂研究中的意义。研究结果表明:沁水盆地南部最大水平主应力为6.42～41.86MPa,平均为17.21MPa;最大水平主应力梯度为1.17～4.79MPa/100m,平均为2.64MPa/100m;最小水平主应力3.30～26.40MPa,平均为11.391MPa;最小水平主应力梯度为0.99～2.85MPa/100m,平均为1.77MPa/100m。主应力均随着煤层埋藏深度的增大而增高,呈线性关系。在650m以浅煤储层地应力状态主要表现为σv>σhmax>σhmin,最小水平主应力小于12MPa,现今地应力状态处于伸张带;在650～1000m煤储层地应力状态转化为σhmax≈σv≈σhmin,最小水平主应力为12～20MPa,现今地应力状态由伸张带转化为压缩带的过渡;在1000～1500m煤储层地应力状态为σhmax≈σv≈σhmin,最小水平主应力大于20MPa,现今地应力状态转化为压缩带。在地应力的作用下,裂缝逐渐趋于闭合,煤储层渗透率急剧下降。同时,地应力对煤储层水力压裂裂缝扩展产生重要影响,水力压裂裂缝均沿着最大主应力方向扩展。

国家自然科学基金资助项目(40772100)；国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2007CB209405)；教育部留学回国人员科研启动基金资助项目；