基于Hoek-Brown准则的深部煤层钻井坍塌压力弹塑性分析

作     者：张立松 闫相祯 杨秀娟 田中兰 杨恒林 

作者机构：中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580 中国石油集团钻井工程技术研究院北京100097 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2013年第38卷第1期

页      面：85-90页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2010CB226706) 国家科技重大专项资助项目(2011ZX05036-001) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(11CX04050A) 

主　　题：Hoek-Brown准则 深部煤层 坍塌压力 弹塑性 塑性区半径 

摘      要：利用三轴压缩实验确定了沁水盆地平定区块深部煤岩在高围压条件下的弹塑性特征。以Hoek-Brown准则为极限平衡条件,提出了基于工程允许塑性区半径的深部煤层井眼坍塌压力弹塑性计算方法,得到控制深部煤层井壁坍塌的主要参数:煤岩地质强度指标GSI值、非均匀地应力系数及工程允许塑性区半径。以平定区块PD-095井为例,分析了深部煤层坍塌压力弹塑性结果与弹性结果的差别,讨论了坍塌压力弹塑性结果随影响因素的变化规律。结果表明,当工程允许塑性区半径为井眼半径的1.5倍时,PD-095井坍塌压力弹塑性结果较Hoek-Brown准则、Mohr-Cou-lomb准则弹性结果分别降低6.52%,4.66%;随着工程允许塑性区半径的增大、地应力非均匀性的降低,井眼坍塌压力下降;坍塌压力与地质强度指标GSI值呈负乘幂函数关系。