摘要
水圧破砕は炭層ガス開発の主要手段であり、破砕により炭層内に有効なメタン浸透通路を形成できる。体積破砕は炭層内に浸透通路を形成するだけでなく、複雑な裂け目を切断することでメタンの脱着拡散面積を増大させ、単井の生産量を向上させる。脆性指数は体積破砕実施評価の重要なパラメータである。したがって、石炭岩と頁岩の応力-ひずみ曲線に基づき、ひずみエネルギー密度の概念を用いて石炭岩と頁岩の脆性指数を解析した。頁岩のひずみエネルギー密度と脆性指数の計算結果は、頁岩の脆性指数が高いほどひずみエネルギー密度が低いことを示した。頁岩の脆性指数の計算法については、ひずみエネルギー密度と最小エネルギー原理を組み合わせて石炭岩脆性指数の計算法を提案し、修正を加えることで石炭岩の脆性破壊能力と圧裂後に多裂け目を生成する能力を評価する石炭岩脆性指数を得た。最後に、現場の6井の圧裂井のデータを組み合わせて事例解析を行った。結果は、石炭岩脆性指数と単位改造体積に強い相関関係があることを示し、脆性指数が高いほど単位圧裂液あたりの炭層改造体積が大きいことを示した。本手法は石炭岩の体積破砕設計に利用でき、炭層ガスの開発を指導する。
关键词
体積破砕;石炭岩力学特性;ひずみエネルギー密度;脆性指数;多裂け目