煤层气井壁稳定与防塌钻井液研究

发布时间：2017-10-21 13:26

  本文关键词：煤层气井壁稳定与防塌钻井液研究

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【摘要】：煤层气是煤层开采施工中的一个重大安全风险因素,但同时煤层气也是一种绿色环保清洁能源。由于煤层自身硬度小且割理发育,机械强度低的特性决定了其比较容易垮塌,使得煤层气钻井工程事故较多,这一难题严重影响了我国各大煤田煤层气钻井技术的发展。本文综合分析了直井和斜井模型的井周应力分布,并在此基础上探究了煤层气井壁坍塌力学机理分析,明确了煤岩层理面对井壁稳定性的影响,即井眼轨迹垂直或近似垂直于层理面时,井壁坍塌压力较低,井眼稳定性较好;当井眼轨迹切入层理面的角度较大时,井壁坍塌压力较高,井眼稳定性较差。理论上研究了井眼力学-化学耦合作用对井周应力的计算影响。通过钻井液对煤岩层的物化作用分析,辅以实验手段设计了煤层气钻井聚磺防塌钻井液配方,并在吐哈盆地煤层气钻井施工中进行了应用评价。经过现场的修正和优化,逐步衍化出一系列符合不同区块煤层特点的聚磺钻井液配方,对煤层气钻井施工井下安全提供了保障。
【关键词】：煤层气 井壁稳定 防塌钻井液 聚磺 磺化沥青
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE254
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第0章 引言8-12
• 0.1 研究目的和意义8
• 0.2 研究现状8-11
• 0.2.1 井壁稳定性弹性力学分析8-9
• 0.2.2 井壁稳定性弹-塑性力学分析9
• 0.2.3 井壁稳定性的化学因素影响研究9-10
• 0.2.4 防塌钻井液研究现状10-11
• 0.3 本文研究主要内容11
• 0.4 本文研究思路与技术路线11-12
• 第1章 井壁稳定性力学分析12-35
• 1.1 垂直井井壁围岩应力分析12-15
• 1.2 斜井的井周应力分析15-29
• 1.3 煤层气井壁坍塌的力学机理分析29-35
• 1.3.1 基本力学特性29-31
• 1.3.2 倾斜井眼对煤层力学稳定性的影响31-33
• 1.3.3 大曲率井眼煤层段垮塌机理33-35
• 第2章 井壁稳定性力学-化学耦合分析35-41
• 2.1 流-化耦合35-36
• 2.2 流-固耦合36-41
• 2.2.1 固体对流体的影响36-38
• 2.2.2 流体对固体的影响38-41
• 第3章 煤层气井防塌钻井液技术研究41-55
• 3.1 煤层岩石的物理化学性质41-42
• 3.1.1 煤岩的微观结构41-42
• 3.1.2 煤层的物理化学性质42
• 3.2 钻井液对井壁稳定性的影响42-46
• 3.2.1 钻井液密度43
• 3.2.2 钻井液中水的影响43-44
• 3.2.3 泥饼44
• 3.2.4 钻井液的粘度及粘结性44-45
• 3.2.5 钻井液的循环45
• 3.2.6 钻井液浸泡对煤岩弹性模量的影响45-46
• 3.3 煤层气井壁防塌钻井液机理分析46-48
• 3.4 优选磺化沥青钻井液的提出和实验研究48-55
• 3.4.1 磺化沥青的实验室制备48-49
• 3.4.2 磺化沥青防塌效果的实验测定49-55
• 第4章 煤层气井聚磺钻井液配方优选及现场应用55-67
• 4.1 聚磺钻井液配方优选55-61
• 4.1.1 配浆土加量优选55-56
• 4.1.2 增粘剂的优选56-57
• 4.1.3 降滤失剂的优选57-58
• 4.1.4 加重材料的优选58-61
• 4.2 聚磺钻井液在煤层气钻井中的实际应用61-67
• 4.2.1 基本工艺参数概述61
• 4.2.2 钻井液体系配方选择、制备和维护61-64
• 4.2.3 聚磺钻井液体系在其他区块应用情况64-67
• 结论67-68
• 参考文献68-72
• 作者简介、发表文章及研究成果目录72-73
• 致谢73-74

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