水力压裂技术是目前提高煤层气采收率的重要手段,压裂前后煤层的渗透率变化是衡量水力压裂效果的关键影响因素。目前,针对水力压裂渗流方面的研究主要存在多数学者采用型煤等浇筑试件,和具有天然裂隙、孔隙的原煤试件有较大的区别;其次实验试件尺寸较小(≤200mm),加载地应力时边界效应影响较大;此外,压裂和渗流实验过程不连续,压裂后需取出试件再做渗流导致和实际压裂生产过程偏差较大等问题,导致实验结果和煤层气产能预测不准确,压裂方案的设计缺乏可靠的理论根据。因此,本文使用φ100mm×200mm大尺寸原煤试件进行水力压裂渗流实验,在压裂实验基础上直接进行渗流实验,使压裂渗流两部分可以在同一个实验系统中进行,尽可能的接近现场压裂渗流实际情况,使得实验结果与现场更吻合,从而为预测煤层气生产提供理论支撑。论文主要研究成果如下:(1)揭示了原煤水力压裂后形成的复杂网状裂缝形态。对压裂后的原煤试样使用高能CT扫描,获取其水压裂缝形态,结果表明:天然节理裂隙比较发育的原煤试件在水力压裂后会形成比较复杂的裂缝网络,裂缝形态包含为三种形态:a型-垂直于最小主应力方向的主裂缝;b型-主裂缝两侧产生的垂向扩展的次生裂缝;c型-由水压撑开的节理及天然裂隙。而相对比较均质的型煤试件水力压裂后形成的裂缝主要是形态比较单一a型裂缝。(2)构建了表征裂缝复杂程度的净压力系数的表达式以及原煤压裂后复杂网状裂缝渗透率模型。以原煤水力压裂后裂缝CT扫面图为基础,抽象出了水力裂缝与天然裂缝相交作用的平面构架图,从弹性力学理论出发,推导出了净压力系数和起裂压力以及应力状态的关系。然后基于原煤水压裂缝形态、“火柴棍”渗流模型和立方定律,构建了一个充分考虑裂缝表面粗糙度和弯曲度、裂缝连通性和各向同性等因素的新的渗透率模型。(3)得出了渗透率重要影响参数比奥系数α和应力敏感系数C_f的值与净压力系数R_n的线性关系。实验结果表明:α的值随净压力系数的变化保持不变,约为0.854的常数;C_f的值则随着净压力系数的减小呈突增关系,当R_n大于1时,C_f的值约为0.148,而当R_n小于1时,C_f的值突增至0.227。