煤层气水平井钻井工程因素对煤粉产出影响的数值模拟——以柳林区块为例

作     者：魏迎春 王亚东 张劲 王安民 孟涛 Wei Yingchun;Wang Yadong;Zhang Jin;Wang Anmin;Meng Tao

作者机构：中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 

出 版 物：《矿业科学学报》 (Journal of Mining Science and Technology)

年 卷 期：2022年第7卷第6期

页      面：670-679页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 082002[工学-油气田开发工程] 

基　　金：国家自然科学基金(41972174) 中央高校基本科研业务费专项资金(2022YJSDC10)。 

主　　题：煤层气水平井 钻井工程 煤粉 井壁稳定 数值模拟 

摘      要：煤粉产出是制约煤层气开发的关键因素。影响煤粉产出的因素包括静态和动态因素,钻井工程是动态因素中影响煤粉产出的重要因素之一。以柳林煤层气区块为例,从井壁稳定性角度出发,运用ANSYS软件建立了二维、三维模型,分别模拟了不同钻井方位、钻井液密度、井眼半径、井斜情况下井壁的受力和变形,分析了煤层气水平井钻井工程因素对煤粉产出的影响。研究表明,井眼大小和井斜对煤粉产出的影响较大,而井眼方位和钻井液密度对煤粉产出的影响较小;井眼方位沿最大水平地应力方向时,井周等效应力差值最大,应力集中最明显;钻井液密度过大会导致井壁拉伸破坏;水平井钻进过程中,井眼半径越大、井斜越大,越易产生煤粉。为了减少钻井因素导致的煤粉产生,建议研究区水平井钻进时,井眼方位选择沿最小水平地应力方向,水平段选用清水钻进,水平段井眼倾角尽量与煤层倾角保持一致。研究成果为煤粉管控措施提供参考。