0 引言
综上，目前研究大多仅限于拟三轴或低三轴应力条件，得出的结论难以直接应用于深煤层。此外，脉冲参数的研究主要集中于脉冲频率和脉冲压力，其他脉冲参数（如波形等）影响鲜有报道，且很少有研究考虑不同煤阶对脉冲水力压裂作用响应的差异。本文采用室内实验分析不同地质参数（地应力和煤阶）和工程参数（脉冲频率、峰值压力、脉冲幅度和脉冲波形）对煤岩破裂压力和裂缝形态的影响，讨论脉冲水力压裂在深层煤岩气现场的应用前景，以期为脉冲水力压裂提供技术支持，为深层煤岩气储层改造提供思路与途径。
1 实验材料和方法
1.1 试样采集与制备
鄂尔多斯盆地东缘临兴—神府区块发育多套煤层，采集该区块低、中、高煤阶煤岩开展实验，低阶煤煤样取自神府区块侏罗系延安组4#煤露头，中阶煤煤样取自神府区块侏罗系延安组2-2#煤露头，高阶煤煤样取自临兴区块二叠系太原组8#煤露头。对所取煤样开展了镜质体反射率测试、单三轴压缩测试（三轴围压为30 MPa）、巴西劈裂测试及孔渗测试，测试结果如表1所示。煤样尺寸为150 mm×150 mm×150 mm，在试样准备过程中，采用混凝土（水泥+砂）对煤样进行包裹，并制作成标准试样（200 mm×200 mm×200 mm），以减少因地应力加载诱发的裂缝[12]。在试样中沿垂直层理方向钻出直径为16 mm、长度为110 mm的孔眼，下入直径14 mm、长度90 mm的不锈钢井筒，采用植筋胶固井，下部预留20 mm裸眼段。
表1 煤样的基本地质力学和岩石物理性质 |
| 煤阶 | 镜质体反射率/% | 密度/(kg·m−3) | 单轴抗压强度/MPa | 三轴抗压强度/MPa | 抗拉强度/MPa | 弹性模量/GPa | 泊松比 | 渗透率/10−3 μm2 | 孔隙度/% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 低阶煤 | 0.58 | 1 240 | 39.8 | 106.9 | 0.52 | 2.04 | 0.373 | 0.01 | 19.65 |
| 中阶煤 | 1.02 | 1 280 | 31.7 | 103.9 | 1.27 | 2.36 | 0.377 | 0.24 | 21.53 |
| 高阶煤 | 2.68 | 1 400 | 29.9 | 103.2 | 1.96 | 4.09 | 0.383 | 0.28 | 2.92 |
1.2 实验设备
真三轴脉冲水力压裂实验系统如图1所示，主要由脉冲加载系统、真三轴应力加载系统、数据采集与控制系统组成。脉冲加载系统包括高压脉冲发生器、低压注入系统、压力传感器，通过高压管汇与真三轴应力加载系统相连。脉冲压力通过压力传感器和数据采集与控制系统进行实时校准。
1.3 实验方案
该区块8#煤层垂向应力为44.94~50.46 MPa，最大水平主应力为35.16~44.53 MPa，最小水平主应力为28.79~39.45 MPa[4,15]，因此，垂向应力差异系数为0.14~0.75，水平应力差异系数为0~0.55。根据该区块平均三向地应力分布情况，设置基础实验方案（编号PHF）地应力为：σv=42 MPa，σH=36 MPa，σh=32 MPa。由于该区块深层煤岩以中阶煤为主，本文主要针对中阶煤开展对比分析，同时采用控制变量法研究不同参数对脉冲水力压裂效果的影响，其中垂向应力差异系数为0.19~0.44、水平应力差异系数为0~0.25。据此设计了17组实验方案（见表2）。此外，还设计了一组常规水力压裂实验作为对照，实验参数为：试样编号THF，中阶煤，σv=42 MPa，σH=36 MPa，σh=32 MPa，恒定流量注入，排量为45 mL/min。
表2 实验方案设计表 |
| 试样 编号 | 地应力/MPa | 煤阶 | 脉冲 频率/Hz | 峰值 压力比 | 脉冲 幅度比 | 脉冲 波形 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| σv | σH | σh | ||||||
| PHF | 42 | 36 | 32 | 中阶 | 1.0 | 0.8 | 0.50 | 正弦波 |
| A1 | 38 | 36 | 32 | 中阶 | 1.0 | 0.8 | 0.50 | 正弦波 |
| A2 | 46 | 36 | 32 | 中阶 | 1.0 | 0.8 | 0.50 | 正弦波 |
| A3 | 42 | 32 | 32 | 中阶 | 1.0 | 0.8 | 0.50 | 正弦波 |
| A4 | 42 | 40 | 32 | 中阶 | 1.0 | 0.8 | 0.50 | 正弦波 |
| B1 | 42 | 36 | 32 | 低阶 | 1.0 | 0.8 | 0.50 | 正弦波 |
| B2 | 42 | 36 | 32 | 高阶 | 1.0 | 0.8 | 0.50 | 正弦波 |
| C1 | 42 | 36 | 32 | 中阶 | 0.1 | 0.8 | 0.50 | 正弦波 |
| C2 | 42 | 36 | 32 | 中阶 | 0.5 | 0.8 | 0.50 | 正弦波 |
| C3 | 42 | 36 | 32 | 中阶 | 3.0 | 0.8 | 0.50 | 正弦波 |
| C4 | 42 | 36 | 32 | 中阶 | 5.0 | 0.8 | 0.50 | 正弦波 |
| D1 | 42 | 36 | 32 | 中阶 | 1.0 | 0.7 | 0.50 | 正弦波 |
| D2 | 42 | 36 | 32 | 中阶 | 1.0 | 0.9 | 0.50 | 正弦波 |
| E1 | 42 | 36 | 32 | 中阶 | 1.0 | 0.8 | 0.25 | 正弦波 |
| E2 | 42 | 36 | 32 | 中阶 | 1.0 | 0.8 | 0.75 | 正弦波 |
| F1 | 42 | 36 | 32 | 中阶 | 1.0 | 0.8 | 0.50 | 矩形波 |
| F2 | 42 | 36 | 32 | 中阶 | 1.0 | 0.8 | 0.50 | 斜波 |
2 脉冲水力压裂影响因素
2.1 注入方式的影响
此外，两种压裂方式压后的裂缝面差异明显。常规水力压裂激活的层理面相对平滑，而脉冲水力压裂产生了更为复杂的裂缝形态。主裂缝沿最大水平主应力方向延伸的同时，井周形成多条放射状微裂缝。煤岩中的微孔和微裂纹在循环载荷与地应力的共同作用下反复开启、闭合，诱发多条裂缝，促进缝网连通。
2.2 地应力差异的影响
当垂向应力差异系数较低（λv=0.19）时（见图3a），作用于层理面的垂向应力较小，层理面在循环载荷作用下易开启。随着压裂液沿层理面的持续渗透，层理面摩擦阻力减小，最终形成单一的层理面裂缝。当垂向应力差异系数增至0.31时（见图2b），压裂液沿层理面的渗透作用减弱，更多的水力能量转化为纵向扩展的驱动力。当注入压力达到破裂压力时，裂缝从裸眼处沿垂向应力方向起裂，并在上下弱面处（见图2b中层理面和天然裂缝）发生偏转。进一步增大垂向应力差异系数至0.44时（见图3b），裂缝垂向扩展能力显著增强，水力裂缝能够穿透天然裂缝，形成“主裂缝+分支缝”的裂缝网络。因此，高垂向应力差异系数利于主裂缝与弱面纵向沟通，形成“多平多纵”缝网形态。
图4为地应力差异系数对改造面积的影响。垂向应力差异系数对水力裂缝扩展的影响：①在低垂向应力差异系数条件下，水力裂缝主要激活层理面；②高垂向应力差异系数条件下，水力裂缝呈现明显的纵向扩展特征，有效沟通了天然裂缝与层理面，形成复杂裂缝网络；③由于煤岩具有较强的非均质性，试样内部天然裂缝和层理面等弱面的分布存在偶然性。与试样PHF（λv=0.31）相比，试样A2（λv=0.44）的改造面积减少了19.3%（见图4a）。但试样A2的水力裂缝改造面积较试样PHF增加55.5%，表明其纵向扩展沟通更多弱面的能力增加。水平应力差异系数对水力裂缝扩展的影响：①在低水平应力差异系数条件下，水力裂缝的扩展方向受水平应力差约束较小，有利于形成复杂的裂缝网络；②在高水平应力差异系数条件下，层理面更易被优先激活，导致裂缝网络复杂度降低。③与试样A3（λH=0）相比，试样PHF（λH=0.13）改造面积降低了5.6%（见图4b）。
2.3 煤阶的影响
图7展示了煤阶对改造面积和破裂压力的影响：①低阶煤（试样B1）内部天然裂缝欠发育，煤岩试样经历1 300余次脉冲循环后，基质在循环载荷作用下产生疲劳损伤并发生破裂，但生成的微裂缝数量相对有限；②高阶煤（试样B2）中天然裂缝发育充分，煤岩试样经历200次脉冲循环后，在循环载荷作用下井筒周围裂缝被激活，形成了更大的改造面积，但因循环载荷作用时间较短，激活的层理面数量相对较少；③与低阶煤（试样B1）、中阶煤（试样PHF）相比，高阶煤的破裂压力分别降低了21.7%和14.4%，循环次数减少了84.6%和71.4%。表明在天然裂缝发育的煤层中，采用低循环次数也可获得较好的脉冲压裂效果。
2.4 脉冲频率的影响
图8为不同脉冲频率对裂缝形态的影响。可以看到：①较低脉冲频率（f=0.1，0.5 Hz）时，水力裂缝扩展方向受天然裂缝影响较大，表现出明显的诱导扩展特征（见图8a、图8b）。试样C1左上角和右下角发育天然裂缝（顶部视角），水力裂缝从裸眼段起裂后即向天然裂缝方向偏转，在与天然裂缝沟通后，仍沿最大水平主应力方向继续扩展。同样试样C2中水力裂缝起裂后受天然裂缝诱导发生方向偏转。②脉冲频率增加至1，3 Hz，天然裂缝对水力裂缝扩展的诱导作用减弱，水力裂缝的扩展方向与最大水平主应力方向呈一定夹角（见图2b、图8c）。③脉冲频率达到5 Hz，水力裂缝扩展特征逐渐趋近于常规水力压裂模式，主要表现为层理面激活（见图8d）。脉冲频率对裂缝扩展行为的影响效果主要受裂缝尖端水压作用的控制，当脉冲频率低于1 Hz时，载荷加载周期较长，裂缝尖端水力能量供应不足，水力裂缝扩展易受天然裂缝诱导。脉冲频率增加，裂缝尖端的水力能量不断得到补充，缝内净压力升高，水力裂缝沿水平应力差驱动的方向扩展，天然裂缝的诱导作用减弱。
图9为脉冲频率对改造面积和破裂压力的影响特征。脉冲频率较低（f=0.1 Hz）时，较长的循环载荷加载时间使煤岩积累更多疲劳损伤，在天然裂缝的诱导作用下利于形成复杂裂缝网络。随脉冲频率增加，缝内净压力上升，一方面循环载荷作用时间减少，导致裂缝数量减少，压裂效果相对减弱，改造面积呈降低趋势；另一方面在缝尖产生了更大水压，使煤样更易发生破坏，破裂压力降低。脉冲频率的增加对改造面积和破裂压力表现出相反的作用效果。因此，针对不同的煤层特征，可对脉冲频率进行优化，在提高改造效果的同时有效降低煤岩破裂压力。
2.5 峰值压力的影响
峰值压力比（Kp）定义为脉冲水力压裂峰值压力与常规水力压裂破裂压力的比值，该参数对试样的疲劳损伤程度具有显著影响。通过对比试样D1（Kp=0.7）、PHF（Kp=0.8）和D2（Kp=0.9）的裂缝扩展特征发现：当Kp=0.7时，由于脉冲水压相对较小，单个循环周期内产生的疲劳损伤有限，导致达到疲劳破坏所需的循环次数显著增加。较长的循环载荷加载时间使疲劳损伤得以充分累积，促进了水力裂缝对层理面的激活，形成了较为复杂的裂缝网络（见图10a）。当Kp=0.8时，在更大的峰值压力比作用下，水力裂缝激活了天然裂缝和层理面，裂缝网络更加复杂（见图2b）。当Kp=0.9时，脉冲水压接近常规水力压裂的破裂压力，在较大的缝尖水压下，裂缝迅速扩展并引发整体破坏，但由于循环载荷加载时间大幅缩短，仅形成单一主裂缝（见图10b）。
图11展示了峰值压力比对改造面积和破裂压力的影响。在低峰值压力比（Kp=0.7）下，循环载荷作用时间长，水力裂缝沟通层理面，形成较大的改造面积。随着峰值压力比的增加，水力裂缝沟通更多的弱面，改造面积进一步增加。但当峰值压力比增加到一定值后（Kp=0.9），循环载荷作用时间大幅缩短，累积的疲劳损伤减少，所形成的改造面积有限，不利于复杂裂缝网络的形成。随循环载荷加载次数的增加，试样疲劳抗拉强度降低，试样D1的疲劳抗拉强度明显低于试样D2，其破裂压力相应降低了32.1%。现场应用中，适当降低峰值压力比有助于提升脉冲水力压裂对煤岩的疲劳损伤作用，提升储层改造效果。
2.6 脉冲幅度的影响
脉冲幅度比（Ka）定义为循环载荷加载中最大最小压力差值与最大压力的比值。图12展示了不同脉冲幅度比下试样的裂缝扩展特征。当Ka=0.25时，最小脉冲压力为18 MPa，每个循环中缝尖维持较大的平均脉冲压力，不仅有利于裂缝快速扩展，还会加强煤岩疲劳损伤，促使裂缝沿垂向应力方向扩展，并激活层理面（见图12a）。当Ka=0.50时，最小脉冲压力为12 MPa，缝尖的平均脉冲压力有所降低，需要更长的循环载荷作用时间才能破坏试样，疲劳损伤程度加大，水力裂缝沟通层理面和天然裂缝，形成复杂缝网。当Ka=0.75时，最小脉冲压力仅为6 MPa。循环载荷加载过程中，微裂缝在最大脉冲压力阶段扩展，而在最小脉冲压力阶段被压缩，较低的最小脉冲压力加剧了微裂缝的压缩效应。此时，微裂缝在这种“扩展-压缩”交替载荷的作用下延伸，疲劳损伤程度更大，能够激活天然裂缝，形成更复杂的缝网（见图12b）。
图13展示了不同脉冲幅度比下试样的改造面积和破裂压力特征。低脉冲幅度比会促进水力裂缝快速扩展，与高脉冲幅度比（Ka=0.50，0.75）实验的试样相比，循环载荷作用时间缩短，导致试样累积疲劳损伤减少，形成的水力裂缝面积相对较小。与试样PHF和E2相比，试样E1的改造面积分别减少了41.8%和18.8%。在高脉冲幅度比下，疲劳损伤效应充分作用在试样上，试样表现出相似的裂缝扩展特征，即水力裂缝沟通层理面和天然裂缝。由于天然裂缝分布的差异性，试样E2的改造面积较试样PHF降低了28.4%，但试样E2的破裂压力较试样PHF降低了11.7%。因此，在深煤层地应力环境中，适当提高脉冲幅度比利于降低破裂压力，同时诱发更多的疲劳损伤，促进复杂缝网的形成。
2.7 脉冲波形的影响
图15展示了脉冲波形对改造面积和破裂压力的影响。正弦波载荷下试样形成的改造面积最大，但由于矩形波载荷具有更大的压力变化梯度，利于形成更大的水力裂缝改造面积。然而，由于所有试样均经历了长周期的循环载荷作用，单次循环周期内的压力变化对试样整体破裂压力的影响相对有限，故矩形波试样F1与斜波试样F2的破裂压力差异仅为2.9%，脉冲波形对破裂压力的影响较小。
2.8 主控因素分析
根据实验结果，分别建立以水力裂缝改造面积和破裂压力为目标参数的数据集，采用机器学习方法开展主控因素分析，以定量评估地质参数（垂向应力、水平应力和煤阶）和工程参数（脉冲频率、峰值压力、脉冲幅度和脉冲波形）对脉冲水力压裂效果的影响程度。为同时处理自变量中包含的连续型特征（如地应力和脉冲频率等）和离散型特征（如煤阶和脉冲波形），本文采用随机森林（RF）、极限梯度提升（XGBoost）和梯度提升决策树（GBDT）3种算法进行对比分析。为消除单一算法可能带来的偏差，采用熵权法对不同算法的结果进行综合评价，结果如图16所示。
主控因素分析结果显示：地质参数对压裂效果的敏感度从高到低排序为：垂向应力、煤阶、水平应力。工程参数对压裂效果的敏感度从高到低排序为：峰值压力、脉冲频率、脉冲幅值、脉冲波形。综上，在现场作业中，针对不同的煤层地质条件优化关键脉冲参数（如峰值压力和脉冲频率）是降低破裂压力、实现高效储层改造的关键。
3 脉冲压裂机制与应用前景
3.1 脉冲压裂机制
不同煤阶试样的内部微裂缝和孔隙分布存在差异，低阶煤中的微裂缝和孔隙相对分散且孤立；中阶煤中天然裂缝数量有所增加，但其连通性仍然较差；高阶煤中，天然裂缝连通性较好，通常具有多层连续的天然裂缝网络。为深入研究脉冲水力压裂的作用机制及循环载荷对不同煤阶试样的影响规律，开展了中阶煤不同压裂方式、不同煤阶脉冲水力压裂对比实验（试样尺寸100 mm×100 mm×100 mm），并采用X射线CT扫描技术精细表征（分辨率54 μm，X射线管电压为225 kV，电流为250 μA）。CT扫描结果显示：①中阶煤样常规水力压裂主要激活了层理，而脉冲水力压裂形成了“水力裂缝+多条激活的层理面”，这是因为通过间歇式水锤压力作用，在煤层内产生了周期性拉张应力与剪切应力，形成了拉剪混合裂缝，促进缝网形成（见图17）。②低阶煤样内部天然裂缝欠发育，在脉冲水力压裂循环载荷作用下主要引发煤岩基质疲劳损伤，最终激活层理面，生成的微裂缝数量有限；高阶煤样在脉冲水力压裂循坏载荷作用下引发了大量天然裂缝扩展，随着疲劳损伤的累积，最终形成了由水力裂缝、激活的层理面、天然裂缝组成的“主缝+分支缝”的复杂裂缝网络体系（见图18）。这与Yang等[19]关于液氮变排量压裂（低频脉冲）对中浅煤层不同煤阶煤岩造缝特征的影响结论一致。
为定量评价裂缝网络特征，通过三维裂缝重构技术获取了裂缝的宽度、长度、表面积和体积等关键参数（见图19）。在计算裂缝参数时，对于天然裂缝，仅对激活的天然裂缝进行统计分析，未激活的天然裂缝未纳入统计范围。结果显示，与常规水力压裂相比，中阶煤脉冲水力压裂的平均裂缝宽度、平均裂缝长度、裂缝总表面积和裂缝总体积分别增加了0.048，0.218，3.450，3.760倍。证实脉冲水力压裂能够有效激活天然裂缝，形成更复杂的裂缝网络。脉冲水力压裂对不同煤阶煤岩的改造效果存在明显差异：低阶煤中，水力能量主要作用于层理面的激活，其平均缝宽大于中阶煤和高阶煤；相比之下，高阶煤的平均缝长、裂缝总表面积和裂缝总体积最大，其次是中阶煤和低阶煤。这种差异主要归因于煤岩内部天然裂缝和层理面的发育特征对裂缝扩展的诱导与控制作用[20]。高阶煤中大量发育的天然裂缝为水力裂缝提供了优势扩展路径。
综上，脉冲水力压裂形成复杂裂缝网络的机理可归纳为两个关键（见图20）：基质强度劣化和裂缝连通性增强。脉冲水力压裂通过基质强度劣化降低了煤岩整体破裂门槛，有利于产生更多的新裂缝；同时通过增强裂缝连通性（激活天然裂缝、促进转向交会、诱发剪切滑移等），将新裂缝与原有裂缝有效连接起来，最终形成常规水力压裂难以实现的复杂裂缝网络。
3.2 现场应用前景
结合当前深层煤岩气压裂现场应用需求，从压裂工艺、压裂设计与推进减水压裂几个方面讨论未来的应用前景。
3.2.1 压裂工艺方面
脉冲水力压裂可通过3种方式实现：①光套管泵送桥塞-射孔联作大规模脉冲体积压裂。结合目前深层煤岩气主流压裂工艺，在高压管汇出口处、井口前增加脉冲发生装置（见图21a），在地面将连续水流调制为脉动水流，同时配套高转速混砂车，快速切换加砂-断砂模式，实现脉冲交替循环加砂工艺。②连续油管底封拖动“密切割”脉冲压裂，实现单点脉冲压裂、逐簇精细改造。井下工具由引鞋、定向器、封隔器、循环阀、喷枪、旋转密封短节、脉冲发生器和安全接头等组成（见图21b）。射孔液和压裂液通过脉冲发生器产生脉动效应，在井下实现脉动水流的调制。“反重力法智能指针”水力喷砂定向射孔装置[21]可与脉冲发生器耦合使用，根据井眼轨迹在煤层中的位置，特别是与地质甜点（亮煤/半亮煤）之间的相对位置，优化设计定向方向和排布数量，达到“定向诱导、靶向沟通、聚能限流”的改造效果。尽管当前深层煤岩气体积压裂主要采用光套管泵送桥塞的压裂方式，排量（18~22 m3/min）和砂液规模较大，但是这些液体和支撑剂通常被分配在每段3~6簇内，平均每簇排量3.6~7.3 m3/min，由于地层非均质性和应力阴影效应，段内多簇竞争起裂、砂液分配不均，易导致储层改造不均衡。采用连续油管逐簇拖动脉冲水力压裂，每簇排量为6~8 m3/min，液体和支撑剂被均匀地分配到每个射孔簇中，由传统段内多簇笼统压裂转变为根据甜点布簇的无限级压裂，综合考虑加砂强度与砂液比的要求，优化簇数与簇间距，实现“密切割”。此外，采用水力喷砂射孔-压裂一体化作业，减少了炮弹射孔、桥塞施工，免去了压后扫塞、钻塞等工序，提高施工效率。③柔性钻具侧钻短半径多分支水平井脉冲压裂。将脉冲发生器与柔性压裂管和喷射压裂工具管串连接（见图21c），在井下实现脉动水流的调制，实现多分支径向水平井脉冲水力压裂。首先，采用柔性钻具在8#、9#煤层分别钻进径向水平井。然后，采用柔性压裂管柱伸入每个分支内，开展定点、定向脉冲水力压裂，达到“一井多层、一层多支、一支多缝”的立体控缝增产改造效果。与体积压裂相比，该工艺更适用于发育多甜点的复杂储层环境，通过分支导控、靶向连通，有效解决资源无法充分动用的难题。
3.2.2 压裂设计方面
压裂设计方面，需要根据钻遇的不同煤岩类型和每段（簇）储层综合品质评价结果，开展差异化泵注程序设计。以脉冲参数为例，当某一段（簇）中亮煤占比较高时，建议采用低峰值压力比（Kp<0.9）、低脉冲频率（f<3 Hz）、高脉冲幅度比（Ka≥0.5），以促进复杂裂缝网络的形成；当某一簇中暗煤占比较高，甚至有煤夹矸存在时，建议采用高脉冲幅度比（Ka≥0.5）、高脉冲频率（f≥3 Hz），以降低破裂压力，并结合多轮次加砂、停泵控底、暂堵转向等措施，有效改善井周应力场分布，提升改造均衡程度。
3.2.3 推进减水压裂方面
当前深层煤岩气采用体积压裂工艺，虽然开发初见成效，但是存在着水资源消耗量大、储层易污染、返排液处理费用高昂、环保要求日益严格等问题。以神府深煤层大气田为例，水平井单井压裂用水量超2×104 m3，单段用液量1 800~4 200 m3，用液强度18~27 m3/m[22]。压裂用水需求极大地限制了深煤层改造效果与开发进度。采用连续油管底封拖动密切割脉冲压裂和柔性钻具侧钻短半径多分支井脉冲压裂的方式，通过单簇精细改造、控液增砂，结合功能型自悬浮支撑剂，有望提升压裂液与支撑剂的利用效率，降低整口井的用液量。
4 结论
脉冲水力压裂通过对煤岩施加循环交变载荷，使其产生应力振荡和疲劳损伤，劣化基质强度、促进微裂缝连通及天然裂缝和层理面激活，降低破裂压力，形成“多平多纵”的复杂裂缝网络。
较低的垂向应力差异系数（λv<0.31）、较小的峰值压力比（Kp<0.9）、较高的水平应力差异系数（λH>0.13）、较高的脉冲幅度比（Ka≥0.5）、较高的脉冲频率（f≥3 Hz）有利于降低破裂压力；较低的水平应力差异系数（λH≤0.13）、较小的峰值压力比（Kp<0.9）、较低的脉冲频率（f<3 Hz）、较高的垂向应力差异系数（λv≥0.31）、较高的脉冲幅度比（Ka≥0.5）有利于形成复杂裂缝网络。
地质参数对脉冲水力压裂改造效果的敏感度由高到低排序为垂向应力、煤阶、水平应力。脉冲参数对脉冲水力压裂改造效果的敏感度由高到低排序为：峰值压力、脉冲频率、脉冲幅度、脉冲波形。
低阶煤脉冲水力压裂主要表现为基质强度的劣化；高阶煤则以激活天然裂缝和层理面为主，形成“主缝+分支缝”的裂缝网络；中阶煤介于低阶煤和高阶煤之间，在循环载荷的作用下，基质强度劣化与微裂缝连通并存。
符号注释：
f——脉冲频率，Hz；Ka——脉冲幅度比，无因次；Kp——峰值压力比，无因次；σh——最小水平主应力，MPa；σH——最大水平主应力，MPa；σv——垂向应力，MPa；λH——水平应力差异系数，无因次；λv——垂向应力差异系数，无因次。