山西煤层气区块三压力剖面预分析研究 煤矿管理专业VIP专享VIP免费

山西煤层气区块三压力剖面预测1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司300452，天津摘要：相较于普通的储层而言，煤岩极为特殊，不仅存在割理发育现象，而且强度相对较低，当进行钻井时，将会频繁出现井壁坍塌事故。除此之外，煤岩本身的结构，并不有利于煤井井壁含有的稳定性，因此，研究煤层的三压力剖面。根据井壁周围的围岩应力以及井壁应力分布特征确定修正系数，通过实验确定煤层岩石力学参数，建立地层孔隙压力，坍塌压力，破裂压力模型确定三压力剖面。研究结果表明，孔隙压力和坍塌压力正常，破裂压力因不同层系波动较大，因此，在钻井过程应该适当控制钻井液密度，避免压破地层。关键词：煤层气；破裂压力;坍塌压力；三压力剖面；岩石力学强度实验PredictionofThreePressureProfilesinShanxiCoalbedMethaneBlock1.CNOOCEnerTech-Drilling&ProductionCo.,Tianjin300452,ChinaABSTRACT:Comparedwithconventionalreservoirs,coalreservoirsarecharacterizedbylowstrengthandwellcleavagestructure,andboreholewallinstabilityisseriousduringdrilling.Atthesametime,theparticularityofcoalandrockstructurealsoincreasesthedifficultyofstudyingthemechanismofboreholewallinstabilityofCBMwells.Therefore,thestudyofthreepressureprofilesofcoalseamsisnecessary.Accordingtothesurroundingrockstressaroundthewellboreandthedistributioncharacteristicsofthewellborestress,thecorrectioncoefficientisdetermined.Therockmechanicsparametersofcoalseamaredeterminedbyexperiments.Theporepressure,collapsepressureandfracturepressuremodelsareestablishedtodeterminethethreepressureprofiles.Theresultsshowthattheporepressureandcollapsepressurearenormal,andthefracturepressurefluctuatesgreatlyduetodifferentformations.Therefore,thedensityofdrillingfluidshouldbeproperlycontrolledinthedrillingprocesstoavoidfracturingformation.Keywords:coalbedmethane;fracturepressure;collapsepressure;threepressureprofiles;rockmechanicalstrengthtest0.引言煤岩含有较低的强度，质脆，通常伴随着不同程度的裂隙发育，很容易破碎形成坍塌。其本质隶属于非连续介质的范畴，故此，既定单一的连续介质力学模型，无法对其进行更深层次的细致分析。一般情况下，某些含煤地层的相关工程，不可能具备良好的地质条件，当进行钻进时，很容易发生井塌、起下钻遇阻等多种障碍。这些障碍极大的推迟了预先设定的工作进度，并无法保障工程的整体安全性能。例如：西方发达国家美国的Arkoma盆地，就选择通过水平井开发煤层气，然而，当进行钻井时，尤其当选择欠平衡钻处理压力衰竭煤层的过程中，频繁遇到井壁坍塌［6］。学者李士斌［1］，曾经通过断裂力学方法，基于煤层气井近井壁位置表现的裂纹，很可能会经受地应力与裂纹应力两者之间的协同作用，而构建出针对性的稳定评价模型;学者屈平［2－3］，曾经通过强度准则，研究出能够正确判定裂纹扩展破坏的重要依据，并据此针对节理煤层井壁，构建出相应的稳定评价模型。学者陈勉［4］，曾经通过利用非连续介质力学方法，成功构建出煤层在坍塌情况下的压力分析模型，同时推论出由于地应力等多元化因素，而形成的坍塌压力或者破裂压力等相关方程;学者刘升贵［5］，曾经基于有限元软件，针对煤层气水平分支井，在进行排采时所表现出的井壁失稳基本特征，开展了相对细致的分析，有利于后续固井的推进;学者包凯［6］，曾经基于离散元软件，针对破碎性煤层段井壁所具备的安全稳定性能，开展了详细的数值模拟分析，并深入研究了在多样化钻井方式条件下，煤层井壁含有的良好稳定性;学者尹虎［7］，曾经基于离散元软件，成功构建出完善的煤层直井模型，并通过实时调整井底压力的相关参数，再辅以全面的分析，得到井壁在8种不同的应力条件下，所表现出的失效情况，随后据此构建出科学前沿的井眼煤岩离散单元安全系数法，该方法能够针对煤层井壁所表现出的稳定性，进行细致的评价[13]。传统的研究手段，大多基于理论分析及其数值模拟...