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樊庄区块晋平井组煤层气羽状水平井现场实施过程中出现了钻具经常性钻出煤层、煤岩坍塌等问题,影响了钻井工程进度,增加了钻井安全隐患。因此研究煤层气羽状水平井钻井过程中的关键技术是有必要的。
本论文通过对樊庄区块地质特征的研究,得出了该区块满足羽状水平井钻井技术开发的结论,结合晋平井组钻井现场实践,提出了煤层气羽状水平井钻井过程中井眼轨道控制、洞穴井交汇、煤储层保护和沿煤层井壁稳定性四项关键技术,并从关键技术的理论出发,分析了技术难点,结合现场实践进行了讨论。
煤岩具有割理发育、机械强度低、易碎易坍塌的特点,因此煤层气羽状水平井开采中对于沿煤层的井壁稳定要求非常高。本论文的独特之处是通过学习前人对井壁稳定性的研究,将石油钻井的井壁稳定性技术与煤岩这种特殊的沉积岩相结合,利用岩石力学、弹性力学等相关学科知识推导建立了煤层井壁稳定性力学计算模型,模型包括:水平井井周应力分布、坍塌压力和破裂压力的计算模型、煤岩孔隙压力计算模型、分层地应力的计算模型、安全钻井液密度窗口模型。
井眼轨道控制、洞穴井交汇、煤储层保护和沿煤层井壁稳定性四项关键技术的分析研究和煤岩井壁稳定性力学计算模型的建立对于煤层气钻井领域具有一定理论指导意义。