流固耦合下破碎性煤系地层坍塌规律研究
Study on the Collapse Law of Fractured Coal StrataUnder Fluid-Solid Coupling作者机构：中国石油新疆油田公司工程技术处 中国石油新疆油田公司工程技术研究院 西南石油大学
出 版 物：《钻采工艺》 (Drilling & Production Technology)
年 卷 期：2024年第47卷第5期
页 面：24-32页
核心收录：
学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学]
基 金：中国石油集团公司重大项目“复杂超深井安全优快钻完井技术集成与试验”(编号:2020F-46)资助
主 题：破碎性地层 流固耦合 坍塌压力 非稳定渗流 煤岩力学参数
摘 要：破碎性地层广泛存在裂隙结构,其井壁稳定分析一直是研究难点。文章基于流固耦合理论开展了破碎性煤系地层井壁稳定研究,推导了非稳定渗流模型,结合岩石力学实验确定渗流作用对煤岩力学参数的影响,建立了流固耦合下的坍塌压力计算模型,并结合实钻数据完成模型验证与分析。研究结果表明:渗流初期以非稳定渗流为主,当渗流时间超过6 min后,渗流量随渗流时间增加而线性增加,表明已从非稳定渗流转变为稳定渗流;渗流作用下,煤岩内摩擦角降幅较大,内聚力降幅相对较小;渗流作用对轴向应力影响较小,对径向和周向应力影响较大;考虑渗流作用后,坍塌压力当量密度上升了约0.3 g/cm 3;对比分析X01井和X04井煤层段井壁稳定预测结果,文章基于流固耦合理论的井壁稳定预测模型能够准确预测煤系地层的坍塌压力。研究成果有助于保障破碎性地层井壁稳定,为合理确定钻井液密度提供理论依据。
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