本文關鍵詞：采動區(qū)瓦斯抽采鉆井固井套管的力學特性研究

  更多相關文章： 地面鉆井 雙層套管 剪切破壞 瓦斯抽采

【摘要】：地面鉆井抽采采動卸壓煤層及采空區(qū)瓦斯是一種有效的瓦斯治理方法,然而由于受開采活動的影響,當回采工作面推過地面鉆井位置時,鉆井往往容易發(fā)生破壞,從而使得鉆井喪失抽采效能。本論文采用理論分析、實驗室試驗、數(shù)值模擬與現(xiàn)場應用相結合的方法,設計并構建了套管剪切破壞的實驗平臺,分別研究了套管層數(shù)的變化和雙層套管間填充材料的變化對套管力學特性的影響,通過與數(shù)值模擬的方法相結合得出了地面鉆井套管剪切破壞規(guī)律,研究成果在山西余吾煤礦進行了實際應用。通過理論分析和采用FLAC3D軟件模擬計算煤層的開采過程,得到采空區(qū)上覆巖層的移動變形規(guī)律:(1)在煤層的開采過程中,采場上覆巖層的非均勻移動與變形對地面鉆井套管的破壞作用很大,而地面鉆井的破壞主要有以下兩種破壞模式:拉伸破壞模式和剪切破壞模式;(2)隨著工作面不斷向前推進,發(fā)生拉伸破壞和剪切破壞的區(qū)域范圍逐漸擴大,塑性破壞區(qū)域在距頂板23.2~48.2m范圍內最為集中,甚至在最高距頂板90.4m處的巖層也出現(xiàn)較為嚴重的破壞,而且主要靠近進回風側0~30m范圍內。通過研究套管層數(shù)的變化和雙層套管間填充材料的變化對套管力學特性的影響,得出以下結論:(1)雙層套管服務壽命和最大位移變形量分別為單層套管的2.5倍和2.33倍,表明使用雙層套管可以提高套管的抗剪切性能,延長套管使用壽命;(2)雙層套管所能承受的最大載荷力和切應力與雙層套管間的填充材料有關,套管間填充材料的硬度越大,所能承受的最大載荷力和切應力越大,當雙層套管所受載荷力較大時(超過自身所能承受的最大載荷力),雙層套管間填充材料的硬度越小,套管的服務壽命越長久;(3)從工程實踐的角度考慮,應向雙層組合套管間填充水泥漿液,不僅套管的抗變形能力和服務壽命都得到了提高,而且還具有操作起來方便簡單和成本低廉等優(yōu)點,性價比極高。研究成果在山西余吾煤礦進行了工業(yè)試驗,地面鉆井抽采瓦斯效果顯著:3#鉆井的瓦斯抽采總量約為1#鉆井和2#鉆井的2倍,且抽采時間最長。表明通過對雙層組合套管間填充水泥砂漿,套管的抗變形與破壞能力得到了顯著提高。
【關鍵詞】：地面鉆井 雙層套管 剪切破壞 瓦斯抽采
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD712.6
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 變量注釋表16-17
• 1 緒論17-25
• 1.1 研究背景與意義17-19
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀19-23
• 1.3 主要研究內容及技術路線23-25
• 2 采場上覆巖層移動對地面鉆井變形破壞影響25-34
• 2.1 采動對采場變形的影響25-27
• 2.2 采動對上覆巖層變形破壞的數(shù)值模擬27-33
• 2.3 本章小結33-34
• 3 地面鉆井套管剪切力學特性試驗34-54
• 3.1 試驗系統(tǒng)的構建34-39
• 3.2 試驗過程39-43
• 3.3 試驗結果及分析43-52
• 3.4 本章小結52-54
• 4 地面鉆井套管剪切破壞的數(shù)值分析54-65
• 4.1 套管形狀變化54-56
• 4.2 數(shù)值模型的建立56-58
• 4.3 模擬結果的分析58-63
• 4.4 本章小結63-65
• 5 工業(yè)性試驗65-77
• 5.1 試驗區(qū)域概況65-67
• 5.2 井身結構設計67-69
• 5.3 瓦斯抽采效果分析69-75
• 5.4 本章小結75-77
• 6 結論與展望77-79
• 6.1 主要結論77-78
• 6.2 創(chuàng)新點78
• 6.3 研究展望78-79
• 參考文獻79-82
• 作者簡歷82-84
• 學位論文數(shù)據(jù)集84

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 于連俊;套管損壞防治技術比較研究[J];江漢石油學院學報;2004年03期

2 龔偉安;套管損壞與套管受力狀態(tài)[J];石油鉆采工藝;1983年02期

3 崔孝秉，岳伯謙，羅維東，，張宏;注水油田套管損壞區(qū)套管損壞預測法[J];石油大學學報(自然科學版);1994年01期

4 孟祥玉,滕新興,孫銘新;勝利油田套管損壞的現(xiàn)狀及建議[J];石油鉆采工藝;1994年02期

5 孫寶偉,谷祖德;燃爆技術在勝利油田套管損壞綜合治理中的應用[J];石油鉆采工藝;1994年06期

6 舒干,李現(xiàn)東,趙志超,孫輝,馮定,張傳立,邱端萍;套管損壞機理研究[J];江漢石油學院學報;1999年01期

7 孟祥玉,易文所,谷祖德,劉恩勝,陳燕霞;勝利油田套管損壞綜合治理評述[J];石油鉆采工藝;1999年01期

8 張效羽;套管有限元計算的若干問題分析[J];天然氣工業(yè);2001年01期

9 陳紅偉,范春,王海祥,趙海霞,邢桂梅;套管損壞地質因素分析及控制技術[J];石油鉆采工藝;2002年02期

10 練章華,劉干,唐波,董范,李淵;塑性流動地層套管破壞的有限元分析[J];天然氣工業(yè);2002年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 張效羽;;雙層組合套管抵抗非均勻載荷能力分析[A];第十屆全國結構工程學術會議論文集第Ⅰ卷[C];2001年

2 熊應興;袁秋長;;套管破損井補貼加固新技術[A];安全高效煤礦地質保障技術及應用——中國地質學會、中國煤炭學會煤田地質專業(yè)委員會、中國煤炭工業(yè)勞動保護科學技術學會水害防治專業(yè)委員會學術年會文集[C];2007年

3 楊秀娟;岳伯謙;劉仁君;曾流芳;;砂巖油層孔隙壓力對套管損壞的影響規(guī)律[A];第五屆全國結構工程學術會議論文集（第三卷）[C];1996年

4 張效羽;劉華印;左力生;趙智鶴;徐秉業(yè);;套管彈塑性變形計算中若干問題討論[A];第九屆全國結構工程學術會議論文集第Ⅱ卷[C];2000年

5 李軍;陳勉;柳貢慧;;地層各向異性對套管受力的影響[A];第九屆全國巖石動力學學術會議論文集[C];2005年

6 張傳友;劉江成;章華明;付繼成;嚴澤生;;特殊通徑TP140TT高抗擠毀套管的開發(fā)[A];第七屆(2009)中國鋼鐵年會大會論文集(中)[C];2009年

7 楊秀娟;閆濤;閆相禎;王同濤;;基于改進Gauss-Newton-Marquit算法的套管蠕變外載求解[A];2010年海峽兩岸材料破壞/斷裂學術會議暨第十屆破壞科學研討會/第八屆全國MTS材料試驗學術會議論文集[C];2010年

8 裴桂紅;紀佑軍;;油水井套損的地質因素分析[A];中國力學學會學術大會'2009論文摘要集[C];2009年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 黃錦濱;淺談油田套管損壞的原因[N];中國石油報;2005年

2 李江輝　孫艾芹;勝利鉆井院膨脹套管技術應用創(chuàng)紀錄[N];中國石化報;2009年

3 巍嵬;套管損壞的原因和機理淺析[N];中國石油報;2004年

4 記者 許忠邋特約記者 寧良玉;吐哈井下復雜大修工藝妙手回春[N];中國石油報;2008年

5 付保良　張潔;4英寸套管內大修技術現(xiàn)場應用獲得成功[N];中國石化報;2009年

6 鄭油路;淺談燃氣動力套管修補技術[N];中國石油報;2006年

7 周宏;對癥下藥消除套管損井[N];中國石化報;2007年

8 趙華邋繼文;油水井套管損壞的修復與再利用[N];中國石油報;2007年

9 周明才　鄧玉富;井筒“穿襯衣” 增油又降本[N];中國石化報;2010年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 于洪金;套管損壞的力學計算與判定[D];大慶石油學院;2008年

2 張杰;復雜斷陷盆地套管損壞原因及預測方法研究[D];中國海洋大學;2014年

3 郭印同;鹽膏巖地層油氣井套管損壞機理研究[D];中國科學院研究生院（武漢巖土力學研究所）;2010年

4 艾池;套管損壞機理及理論模型與模擬計算[D];大慶石油學院;2003年

5 寇永強;油田開發(fā)過程中套管損壞數(shù)值模擬研究[D];中國石油大學（華東）;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 何歡;P110油管與BG140套管的往復摩擦磨損研究及管柱完整性評價[D];西安石油大學;2015年

2 趙婷婷;水平井套管變形及液壓整形復位力學分析[D];東北石油大學;2016年

3 王建龍;采動區(qū)瓦斯抽采鉆井固井套管的力學特性研究[D];中國礦業(yè)大學;2016年

4 文洪莉;石油套管損壞級別的評價技術研究[D];中國石油大學;2008年

5 杜志民;勝利油區(qū)勝坨油田套管損壞機理與防護措施研究[D];西南石油學院;2003年

6 王臣;吉林油田套管損壞力學分析及計算[D];大慶石油學院;2005年

7 徐立雄;泥巖段套管損壞機理的有限元分析計算[D];西南石油學院;2005年

8 王鴻君;套管損壞機理及預防措施研究[D];西南石油學院;2005年

9 李亞妮;套管電阻檢測的響應關系及參數(shù)選擇研究[D];西安石油大學;2012年

10 魯金芝;朝陽溝油田地應力變化及對套管損壞的影響[D];大慶石油學院;2009年

本文編號：740637