为研究不同压裂条件下致裂煤体裂纹形态与形成机制,采用无烟煤试件在轴压/围压分别为12/10,14/10和16/10 MPa下开展水力、ScCO2压裂试验,综合运用显微CT和三维形貌扫描表征压裂后裂隙煤体的内部裂纹形态、裂纹面粗糙度特征,并讨论不同压裂条件下致裂煤体裂纹的起裂扩展机制.结果 表明:ScCO2压裂形成的裂纹数目更大、分叉更多、开度更小、裂纹面曲折度更高,显微CT得到的孔裂隙率表明ScCO2压裂改造范围大于水力压裂;与水力压裂不同,ScCO2压裂影响范围更大、释放的能量更多,导致裂纹网络趋于一次形成;水、ScCO2压裂裂纹起裂扩展均受地应力状态、层理弱面的影响,只有垂向地应力差异系数大于0.6,才能产生纵向主裂纹,反之,产生横向主裂纹;采用最大拉应力理论能较好预测产生纵向裂纹的临界起裂压力,而基于莫尔-库仑理论推导的起裂准则,能较好预测水、ScCO2致裂煤体下产生横向裂纹的临界起裂压力,相对误差在5％以内.
采矿工程 水力压裂 ScCO2压裂 起裂压力 裂纹形态 莫尔-库仑理论