煤层气井射孔对煤岩破坏性预测仿真.pdf

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1、第34卷第4期计算机仿真2017年04月文章编号：l006—9348(2017)04—0382一05煤层气井射孔对煤岩破坏性预测仿真兰文剑1，王旱祥1，庞斌2，张辛1(1．中国石油大学(华东)机电工程学院，山东青岛266580；2．中石油煤层气有限责任公司韩城分公司，陕西韩城715400)摘要：为了研究煤层气井射孔作业对煤岩结构的破坏性、直观展示射孔作业中弹丸穿人煤岩过程和分析孔眼周围煤岩产生煤粉原因，参照弹丸侵彻靶板的分析方法，建立了煤层气井射孔作业sPH模型，利用ANSYS软件中的LS—DYNA模块进行了模拟计算，并运用Ls—PREPOsT模块分析了射孔对煤岩的造成剪切与挤压破坏，仿

2、真结果表明，用sPH法能较好地模拟射孔作业中弹丸的穿越过程、孑L眼周围煤岩的应力分布和破坏模式，从而可以得到煤层气射孔作业对煤岩造成的破坏程度。关键词：煤层气；射孑L；有限元；动态仿真中图分类号：TE319文献标识码：BForecastSimulationoftheDamagetoCoalandRockCausingbyCBMWeIlPerf．0rationLANWen—jianl，WANGHan—xian91，PANGBin2，ZHANGXinl(1．CollegeofMechanicalandElectronicEngineeringinChinaUniversityofPetr01

3、eum(Huadong)，Qin列a0Shandong266580，China；2．HanchengBmnchofPetmChinaCoalbedMethaneCompanyLimited，HanchengShanxi715400，china)ABSTRACT：Inordertostudythecoalandmckdamagecausedbycoalbedmethanewellperfbration，todisplaytheprocessofthepillenteringintothecoalandmck，andtoanalyzethecausesofcoalpowderamundper

4、fbrationover．size，whichresultsinproducingalargenumberofcoalpowder，accordingtotheanalyticalmethodofp“dectilepene—tratingtarget，theCBMwellperfbLatingoperationSPHmodelisestablishedandsimulatedbytheLS—DYNAmoduleinANSYS．Theextrusiondamageandsheardamagetocoalandmckcausedbype怕“ltionisanalyzedbyLS—PRE—PO

5、STmodule．Thesimulationresultsshowthatthetransmissionofpillacmsscoalandrock，stressdistributionandd踟agemodesofcoalandmckamundpe而mtioncanbesimulatedverywellbyusingSPHmetllod．ThedegreeofdamagetocoalandrockcausedbyCBMwellperforationcanbeobtained．KEYWoRDS：CBM；PerforaIion；Finiteelement；Dynamicsimulation

6、1引言由于受煤层渗透性低、孔隙压力低的限制，我国98％的煤层气井采用套管或尾管射孔完井与水力压裂改造、1J。而射孔是套管完井和尾管完井的煤层气井所必须采取的作业，射孔所形成的井底孔眼是沟通煤层和井筒的唯一通道，并且现在的深穿透射孔弹技术、多级脉冲复合射孔技术、高孑L密基金项目：国家科技重大专项项目(2016zx05042—004)；山东省科技发展计划(2012GGE28014)；青岛市科技计划项目(14—2—4—64一jch)；中央高校基本科研业务费专项资金资助(16cx06021A)收稿日期：2016一04—06修回日期：2016—06一ol一382一射孔技术、定方位射孔等射孔技术可以

7、大大提高煤层气的采收率。但由于煤岩自身较脆、易破碎、易坍塌，射孔作业会对煤岩造成不同程度的损坏，使煤岩在排采过程中容易发生剪切破坏产生煤粉。而产生的煤粉容易堵塞煤层裂隙、降低渗透率，进入井筒中还容易埋泵卡泵、影响泵效，影响煤层气的稳定开采；并且射孔质量的好坏严重影响后期水力压裂施工的成败与效果。2儿⋯。为了研究煤层气井射孔作业对煤岩结构的破坏性，本文参照了弹丸侵彻靶板的分析方法，在此问题上不少学者采用不同的算法对侵彻问题进行了数值分