煤储层井壁失稳机理及对策研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:lialiaoliao
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煤岩结构的特殊性导致其力学性质的特殊性,在钻遇煤层时极易发生井壁垮塌、漏失及破裂等复杂情况,煤层井壁失稳成为制约煤层气开发的重要因素。目前,对煤岩变形破坏规律和煤层井壁失稳机理尚无清晰的认识,并且没有形成一套适应于煤层的井壁稳定预测模型。  针对以上不足,本文首先从分析煤岩微观结构入手,研究了煤岩微观结构对变形破坏的影响。然后,通过室内煤岩单轴及三轴压缩实验,以沁水盆地长畛矿煤岩为例,得出了煤岩强度及变形参数,分析了煤岩在单轴压缩和常规三轴压缩状态下的变形破坏特征,并对煤岩尺寸效应及本构关系进行了研究。  其次,本文通过数值模拟真三轴实验方法,优选了适应于煤岩的破坏准则。认为Mohr-Coulomb准则和Mogi-Coulomb准则能较好的反应煤岩的破坏特征,其中Mogi-Coulomb准则预测结果略优于前者。  第三,在分析井周应力的基础上,根据优选的破坏准则,建立了井壁稳定性计算模型;并通过实例分析了断层类型、井斜角及方位角等因素对定向井和水平井井壁稳定性的影响。  最后,针对煤岩结构及力学性质的特殊性,从钻井液性能、钻井操作及井眼轨迹设计三方面,提出了防止煤层井壁失稳的对策。
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