基于极限平衡法的煤层钻井井壁稳定性解析模型

• 作者: 刘雨濛 张立松 杨秀娟 赵新波 闫相祯
• 来源期刊: 煤炭学报
• 学科: 工学
• 关键词: 煤层 井眼坍塌 极限平衡法 解析模型
• 年，卷（期）: 2016,（4）
• 页码范围: 909-916
• 分类号: TE21
• 语种: 中文
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2015.0729

摘要

考虑煤层割理、裂隙随机分布及近井壁被切割成块体的特点,建立非均匀地应力和钻井液压力共同作用下的煤层井眼稳定性解析模型.假设井眼附近围岩为拟连续体,采用连续介质理论和岩石断裂力学获取了井壁附近的应力场分布,并借助极限平衡理论分析和Mohr-Coulomb准则,推导了块体滑落作为煤层井壁坍塌条件的解析判据公式.以块体滑落位置和滑落面积为控制条件,利用PFC离散元软件验证了解析模型的准确性.结果表明,对于煤层钻井,钻井液压力越大,井壁坍塌可能越严重;Ⅰ型块体和Ⅲ型块体极易滑落引起井壁坍塌,Ⅱ型块体滑落的条件在于其临近块体先行滑落;对于沁12-10-70-X井,钻井液压力在9.5 MPa左右时,井壁坍塌程度最低,增大或减小钻井液压力均使得井壁坍塌加剧.