煤层气作为一种极有潜力的非常规油气资源,其勘探开发不仅可以缓解国家能源紧缺问题,还有助于减少煤矿瓦斯事故,具有极其重要的社会和经济意义。煤层气自然产能低,需要采取水力压裂等增产措施才能获得工业产能,而压裂层组的选择与划分是水力压裂的重要前提。滇东黔西地区煤层气储量位居全国第四,该地区煤层纵向叠置,不同层间流体能量和渗透性质差异大,并具有多层、薄层、层间距小等特征,储层开发面临着含气系统间兼容性和系统内部共享性两大地质问题,传统的压裂选井选层方法不能适用。通过对储层地质参数的筛选分析,建立压裂分层的地质划分准则;通过建立煤层的破裂压力预测模型、垂直裂缝和水平裂缝组合的“T”型裂缝模型来实现对压裂过程的模拟,结合压裂封隔方式的适用条件,建立起压裂分层的工程划分准则;结合地质划分准则和工程划分准则,建立起一种针对纵向叠置多薄煤层的压裂层组划分方法,并基于该方法开发相应的纵向叠置多薄煤层压裂层组划分决策软件。论文获得的主要研究成果和认识有:(1)从目标区块地质参数中优选出煤层压力梯度和渗透率作为地质指标,建立起纵向叠置多薄煤层压裂分层的地质划分方法,以地质参数解决两大地质问题。(2)建立了煤层气直井破裂压力计算模型,解释了套管、水泥环引起的应力集中效应,解决了传统模型中井筒半径取值不明的问题,修正了井周应力场计算结果;射孔径向距离增加,近井带应力影响降低,破裂压力升高并趋于定值;割理面中等走向和倾角时破裂压力较低,高等走向和倾角时破裂压力较高;地应力差增加利于发生剪切破裂。(3)建立了煤层“T”型缝模型,分析了排量、隔层地应力差、垂向与最小水平地应力差等因素对裂缝延伸的影响,模拟结果显示裂缝长宽更大,高度更低,高度上下不对称,宽度分布不均匀,体现出地应力变化的复杂性;在相同的总液量规模下,排量较大的施工方案其施工时间较短、滤失量少、压裂液效率高;隔层与煤层的最小水平地应力差越大,裂缝长度越大,宽度和高度越小;隔层高应力具有遮挡作用,抑制裂缝高度方向延伸,间接促进裂缝长度方向延伸;弱结构面处垂向与最小水平地应力的差越大,“T”型缝垂直部分缝长宽越大,水平部分缝长宽越小,对水平缝抑制作用越强,有利于压裂施工有效造缝。(4)开发了纵向叠置多薄煤层压裂层组划分决策软件,该软件具有界面美观、应用方便、操作简单、运行稳定可靠等特点,可以有效指导现场施工;以目标区块某井为例进行应用,验证了纵向叠置多薄煤层压裂层组划分方法的可行性。