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鄂尔多斯盆地煤层气开发井壁稳定性技术研究

中国高新科技 2024年第7期 123-125页

作者：任海帆中联煤层气有限责任公司神府分公司陕西榆林719300

文章针对鄂尔多斯盆地煤层气开发中的关键技术问题——井壁稳定性进行了深入探讨。通过分析盆地的特殊地质条件、地应力分布的复杂性,以及煤层结构和物理特性的变化,强调了钻井液在井壁稳定中的核心作用,尤其是钻井液的合理密度选择、... 详细信息

文章针对鄂尔多斯盆地煤层气开发中的关键技术问题——井壁稳定性进行了深入探讨。通过分析盆地的特殊地质条件、地应力分布的复杂性,以及煤层结构和物理特性的变化,强调了钻井液在井壁稳定中的核心作用,尤其是钻井液的合理密度选择、封堵性和抑制性的评价与优化都是确保井壁稳定、提高开发效率的关键因素。

关键词：鄂尔多斯盆地煤层井壁

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超临界二氧化碳钻井井壁岩石特性研究

石油机械 2022年第7期50卷 49-54页

作者：孟照峰中石化中原石油工程有限公司

井壁失稳严重影响钻井生产,研究超临界二氧化碳对钻井井壁岩石特性的影响有利于保障井壁稳定。鉴于此,设计了超临界二氧化碳浸泡页岩力学特性测试装置,研究了岩心浸泡特性,分析了浸泡压力、浸泡温度对岩心力学特性的影响规律。研究结果... 详细信息

井壁失稳严重影响钻井生产,研究超临界二氧化碳对钻井井壁岩石特性的影响有利于保障井壁稳定。鉴于此,设计了超临界二氧化碳浸泡页岩力学特性测试装置,研究了岩心浸泡特性,分析了浸泡压力、浸泡温度对岩心力学特性的影响规律。研究结果表明:超临界二氧化碳浸泡时间延长,岩心横向、纵向应变先急剧上升后缓慢下降,到达70 min后趋于平稳;当浸泡压力升高时,受膨胀作用和收缩作用的影响,岩心纵向、横向应变先增大后略有下降,单轴抗压强度急剧下降、缓慢下降后趋于平稳,弹性模量和泊松比急剧升高、缓慢升高后趋于平稳;当浸泡温度升高时,在收缩作用、膨胀作用及溶蚀作用的共同影响下,岩心由膨胀转变为收缩后再次膨胀,岩心单轴抗压强度下降,弹性模量和泊松比急剧升高、缓慢升高后趋于平缓。研究结果可为保持超临界二氧化碳钻井井壁稳定和钻井安全运行提供参考。

关键词：井壁稳定性超临界二氧化碳岩心岩石特性

掘砌施工期双层冻结井壁变形规律工程实测研究

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掘砌施工期双层冻结井壁变形规律工程实测研究

作者：唐傲中国矿业大学

学位级别：硕士

本文以目前冻结深度最大的高家堡煤矿西区进风井为原型,通过现场实测,研究了从外层井壁掘砌至内层井壁套壁完成全施工周期内冻结壁和井壁温度、水压、混凝土应变和钢筋应力的演变规律。首先,根据井筒工程条件,选用光纤光栅测试系统,设... 详细信息

本文以目前冻结深度最大的高家堡煤矿西区进风井为原型,通过现场实测,研究了从外层井壁掘砌至内层井壁套壁完成全施工周期内冻结壁和井壁温度、水压、混凝土应变和钢筋应力的演变规律。首先,根据井筒工程条件,选用光纤光栅测试系统,设计了实测方案。经精心实施,实现了从掘砌施工期冻结壁温度、内外层井壁温度、水压、混凝土应变和钢筋应力的连续测试,获得了掘砌施工期内测试量的完整实测数据。其次,分析研究了外层井壁和内外层井壁壁间水压测试数据,获得了水压增长规律和特征参数。结果表明:停冻59天后冻结壁已局部完全融化且范围不断扩大,外层井壁和壁间水压突然并持续增长,外层井壁水压增速约为壁间水压的2～3倍;停测时,外层井壁水压约达对应含水地层自然水头的33%且环向分布均匀,壁间水压约为外层井壁水压的15%且环向分布不均。第三,分析研究了冻结壁和内外层井壁温度测试数据,获得了温度的时变规律和特征参数。结果表明:冻结壁和外层井壁测值变化与井筒施工工序密切相关,总体可分为外层井壁施工期、套壁影响期和内层井壁影响期三个时期;套壁影响期测值变化相对较小,其余为主要时期。内外层井壁全程最大温差分别为74.8℃和43.3℃。外层井壁施工期泥岩冻结壁融化范围小于300mm,内层井壁影响期则超过600mm,砂岩冻结壁融化范围均超过600mm;第四,分析研究了外层井壁混凝土应变和钢筋应力测试数据,获得了应变和应力的时变规律和特征参数。结果表明:混凝土应变和钢筋应力主要受温度变化和井壁施工影响;外层井壁浇筑后,受升温和下部井壁施工影响,混凝土环向压应变和环向钢筋压应力快速增长,竖向拉应变快速增长后由拉转压,竖向钢筋压应力快速增长后由压转拉;之后,受降温影响,混凝土应变和钢筋应力缓慢增长;内层井壁浇筑后,受升温影响,混凝土环向压应变快速减小后快速增长,竖向压应变快速减小甚至转为拉应变,钢筋压应力快速增长后快速减小。之后,受降温影响,混凝土应变和钢筋应力稳定增长。第五,分析研究了内层井壁混凝土应变和钢筋应力测试数据,获得了应变和应力的时变规律和特征参数。结果表明:内层井壁混凝土应变和钢筋应力主要受温度变化和外层井壁约束影响。浇筑后,受升温影响,混凝土拉应变快速增长后由拉转压,环向钢筋压应力快速增长后减小,竖向钢筋压应力快速增长后由压转拉。之后,受降温影响,混凝土应变和钢筋应力进入稳定增长。最后,研究获得了内层和外层井壁温度和应变时程曲线的拟合公式;研究了降温阶段内层和外层井壁混凝土应变和温度的相关性,结果表明:应变与温度线性相关,系数约8～13με/℃,接近混凝土线膨胀系数。该论文有图93幅,表65个,参考文献85篇。

关键词：冻结法凿井井壁变形规律工程实测

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井壁附近垂直裂缝宽度预测

天然气工业 2003年第3期23卷 44-46页

作者：练章华康毅力唐波董事尔徐英邱声礼西南石油学院四川石油管理局川西南矿区

用断裂力学有限元法 ,建立了裂缝宽度预测的有限元模型 ,研究了鄂北塔巴庙地区低渗透砂岩气井中垂直裂缝宽度、裂缝长度及裂缝周围应力变化与压差的关系。结果表明 ,同一井筒压差作用下 ,总能找到某一临界裂缝长度 ,使得应力强度因子达... 详细信息

用断裂力学有限元法 ,建立了裂缝宽度预测的有限元模型 ,研究了鄂北塔巴庙地区低渗透砂岩气井中垂直裂缝宽度、裂缝长度及裂缝周围应力变化与压差的关系。结果表明 ,同一井筒压差作用下 ,总能找到某一临界裂缝长度 ,使得应力强度因子达到最大 ,超过这一临界裂缝长度时 ,裂缝的开裂能力减弱 ,要使裂缝继续扩展 ,则必须提高应力强度因子 ,根据岩石的应力强度因子和本研究的断裂力学模型 ,可以确定地层的破裂压力。文中不同压差下的裂缝宽度预测为裂缝屏蔽暂堵完井液中架桥粒子尺寸设计提供了依据。

关键词：井壁垂直裂缝宽度预测油气井强度因子压差有限元法

冻结壁融化期间井壁受力变形分析与壁间注浆机理

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煤炭学报 2015年第6期40卷 1383-1389页

作者：姚直书王再举程桦安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001

针对深厚冲积层冻结井筒早期壁间注浆封水效果不好的难题,通过实测数据分析和理论计算对深厚冲积层冻结井筒的冻结壁融化特性、井壁受力变形和壁间注浆机理进行了研究。通过对现场测温孔实测数据分析,得到了不同土层的融冻时间比;通过... 详细信息

针对深厚冲积层冻结井筒早期壁间注浆封水效果不好的难题,通过实测数据分析和理论计算对深厚冲积层冻结井筒的冻结壁融化特性、井壁受力变形和壁间注浆机理进行了研究。通过对现场测温孔实测数据分析,得到了不同土层的融冻时间比;通过理论计算表明,在冻结壁完全融化后,外壁的外表面承受着水土压力、内表面作用有壁间水压,在此情况下,外壁内表面径向变形比单独冻结压力作用下的外壁变形要小的多,总体表现为向外反弹;而内壁在壁间水压作用下向内位移,由于内、外壁变形位移方向相反,壁间空隙形成,从而为注浆浆液扩散提供了通道。提出壁间注浆的最佳时机应在冻结壁完全融化、在压力水作用下壁间间隙已经形成、内壁还没有出水前。并给出了具体的壁间水压监测系统,实行了壁间注浆信息化。

关键词：冻结壁井壁受力变形壁间注浆

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井壁竖直附加力变化规律模拟试验研究

岩土工程学报 2006年第10期28卷 1204-1207页

作者：黄家会杨维好中国矿业大学建筑工程学院江苏徐州221008

利用大型竖井模拟试验台,对冲积层疏排水过程中立井井壁受到的竖直附加力的变化规律开展了模拟试验研究。试验结果表明:竖直附加力随含水层降压量的增大而线性增加,随深度增大而增大,随土层中粗颗粒含量增多而增大。分析计算表明:应采... 详细信息

利用大型竖井模拟试验台,对冲积层疏排水过程中立井井壁受到的竖直附加力的变化规律开展了模拟试验研究。试验结果表明:竖直附加力随含水层降压量的增大而线性增加,随深度增大而增大,随土层中粗颗粒含量增多而增大。分析计算表明:应采用竖向可缩新型井壁结构防止井壁因冲积层疏排水而破坏。

关键词：冲积层疏排水井壁竖直附加力模拟试验

特厚表土层钢板混凝土复合井壁竖向承载力试验研究

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岩土力学 2010年第6期31卷 1687-1691页

作者：姚直书余贵华程桦荣传新安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001

通过模型试验和理论分析,对特厚表土层双层钢板高强混凝土复合井壁的竖向受力特性进行了研究。首先,根据相似理论,进行了双层钢板高强混凝土复合井壁结构的模型设计和试件加工;然后,通过加载试验,得到了井壁结构在竖向荷载和侧压共同作... 详细信息

通过模型试验和理论分析,对特厚表土层双层钢板高强混凝土复合井壁的竖向受力特性进行了研究。首先,根据相似理论,进行了双层钢板高强混凝土复合井壁结构的模型设计和试件加工;然后,通过加载试验,得到了井壁结构在竖向荷载和侧压共同作用下的竖向应力、变形和强度特性。结果表明:由于内、外钢板筒的约束作用,井壁结构中的混凝土完全处于三向受压应力状态下,其抗压强度提高了1.73～1.92倍,且井壁破坏时混凝土的竖向极限压应变达到-3.9×10-3,表现出较好的延性特性。通过钢板与混凝土的相互约束,改善了各自的力学特性,使井壁竖向承载力显著提高,远比钢板筒和中间混凝土层的竖向极限承载力之和大,并根据理论分析和试验结果推导出了井壁竖向承载力的计算公式,对理论研究和工程应用具有一定的参考价值。

关键词：特厚表土层竖向附加力钢板高强混凝土井壁竖向承载力

厚表土斜井冻结凿井期井壁混凝土应变实测研究

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采矿与安全工程学报 2016年第4期33卷 655-661页

作者：王千星杨维好王衍森中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116

为了研究斜井冻结法凿井过程中井壁结构的安全性,对哈密大南湖十号煤矿主斜井进行了现场实测,获得了主斜井冻结段井壁混凝土应变和钢筋应力的变化规律。结合混凝土极限拉压应变,分析了井壁结构的安全性,并对斜井冻结施工提出优化建议。... 详细信息

为了研究斜井冻结法凿井过程中井壁结构的安全性,对哈密大南湖十号煤矿主斜井进行了现场实测,获得了主斜井冻结段井壁混凝土应变和钢筋应力的变化规律。结合混凝土极限拉压应变,分析了井壁结构的安全性,并对斜井冻结施工提出优化建议。研究表明:井壁浇筑后,混凝土应变变化可分为4个阶段,即紊乱期、应变加速增长期、应变缓慢增长期及应变稳定期,井壁真实应变应从紊乱期后开始计算;斜井井壁设计主要受拉应变控制;在大南湖十号煤矿主斜井施工中,井壁底板环向拉应变最大达1 280με,远大于混凝土设计极限拉应变,井壁圆弧段局部位置环向拉应变超过200με,井壁处于破裂危险状态。

关键词：斜井冻结法凿井井壁现场实测混凝土应变

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高水压基岩竖井井壁模型试验研究

岩石力学与工程学报 2011年第12期30卷 2514-2522页

作者：周晓敏周国庆胡启胜马成炫北京科技大学土木与环境学院北京100083 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221008

针对西部地区煤矿井筒建设的含水基岩条件,研究基于围岩、井壁、水相互作用的井筒稳态模型试验准则关系;参考无限围岩中井筒平面应变力学模型,开发井筒模型试验系统,重点介绍自重应力场和孔隙静水压力两大加载系统及其结构和技术;根据L9... 详细信息

针对西部地区煤矿井筒建设的含水基岩条件,研究基于围岩、井壁、水相互作用的井筒稳态模型试验准则关系;参考无限围岩中井筒平面应变力学模型,开发井筒模型试验系统,重点介绍自重应力场和孔隙静水压力两大加载系统及其结构和技术;根据L9(34)正交表,完成高水压基岩井筒模型的正交试验,根据正交统计分析方法,得出影响井壁内缘位移的第一、二、三、四因素依次为静水压力、围岩厚度、剪切模量和井壁厚度;通过模型试验过程观察和数据分析,掌握高水压基岩井壁内外缘位移和应变基本规律;通过井壁破坏过程分析得知,在破坏前,井壁内缘压应变逐渐加快的同时,井壁外缘由拉应变急剧转为压应变,并最终发展到突然断裂突水,呈现脆性机制特征,这种现象有待深入研究。

关键词：采矿工程井壁模型试验高水压混凝土衬砌流固耦合