煤层中的裂缝起裂和扩展是一个非常复杂的过程。通常情况下,裂缝的实际形态是难以直接观察的,只能借助于模型的简化或者建立一些假设条件来进行理论上的预测,而这些通常都会带来较大的误差,限制了我们对裂缝的起裂和扩展机理的认识。即使是在实验室中进行精确的物理模拟,实验后试件中裂缝的形态也不可能直接观察到,最后还是要靠破坏试件或其他的监测手段进行观察。基于这一问题,可视化物理实验模拟变得异常重要,通过它,我们可以直观地观测水力压裂后裂缝的扩展形态,这对于我们正确认识煤层裂缝的扩展机理,并在此基础上建立更符合实际的数值模型,进而提高水力压裂效率及提高煤层气井固井完井质量都有着重要的意义。基于这个目的,本文主要完成以下工作:　　 1.煤层裂缝扩展的物理实验模拟　　 通过优选室温固化型液体材料或者低熔点合金等材料充当压裂液,在一定的温度和压力条件下,对已选定的煤岩样本进行室内真三轴水力压裂物理模拟实验,实验后取出固化后的液体材料,通过观察材料的形状进而直观地观测水力裂缝在煤岩中的形态。　　 2.煤层裂缝起裂和扩展分析　　 在前期物理模拟实验的基础上,对煤层中水力裂缝的起裂和扩展机理进行分析。从弱面理论入手,详细阐述水力裂缝在煤层中的起裂、扩展和转向机理。结合煤层特有的层理割理等发育特点,分析和研究水力裂缝在天然层理割理发育系统中起裂和扩展规律。　　 3.煤层气井完井方式的优选　　 阐述目前主要的煤层气水平井完井方式的优缺点和适应条件。建立完井方式优选的原则和依据,结合实验结果对完井方式进行优选。