深层煤岩力学特性在变温条件下的演化机制实验研究
1. 西南石油大学, 油气藏地质及开发工程国家重点实验室, 四川成都 610500
2. 西南石油大学, 石油与天然气工程学院, 四川成都 610500
3. 中国石油华北油田分公司, 应急抢险站, 内蒙古二连浩特 026000
| 摘 要： | 井筒内的钻井液在钻井作业的过程中会处于不断循环流动的状态，其会通过对流换热及热传导的方式与井壁处的岩石发生复合换热，造成岩石的力学特性随自身温度的改变而不断变化。为研究温度变化对深层煤层气井井眼形变的影响机制，进一步丰富深层煤层气井井壁稳定理论并有效保障深层煤层气井在钻井作业过程中的井壁稳定性，通过使用高温高压岩石三轴力学测试系统对深层煤岩的各项力学特性在不同实验温度条件下（40°C -10°C）的演化规律进行测试。结果表明，实验温度越高，深层煤岩在发生破坏时的应力值越低，且在达到峰值强度的过程中，其塑性变形在整个形变阶段的占比越高；深层煤岩的抗压强度、弹性模量和主裂纹长度会随实验温度的升高而减小，而泊松比和主破裂角则会随实验温度的升高而增大。 |
| 关 键 词： | 深层煤岩; 力学特性; 实验温度; 演化规律; 测试 |
| DOI： | 10.57237/j.jest.2022.01.001 |
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收稿日期: 2022-08-28
接受日期: 2022-10-14
在线出版日期: 2022-12-01
Experimental Investigation on the Evolution Mechanism of Deep Coal-rock Mechanical Properties Under Varying Temperature Conditions
1. State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China
2. Emergency Rescue Station, CNPC Haubei Oilfield Company, Erenhot 026000, China
| Abstract: | The drilling fluid in the wellbore would be in a state of continuous circulating flow during the drilling operation, and will undergo the compound heat exchange with the wellbore rock through the convection heat transfer and the heat conduction, causing the mechanical properties of the rock to change with the changing of its own temperature. To study the influence of the temperature changing on the borehole deformation, further enrich the theory of the wellbore stability guarantee and effectively ensure the wellbore stability of the deep coalbed methane (CBM) wells, a high-temperature, high-pressure rock triaxial mechanics testing system was used to test the evolution characteristics of various mechanical properties of deep coal-rock under different experimental temperature conditions (40°C-100°C). The results show that the higher the experimental temperature, the lower the stress value of the deep coal-rock when it fails. In the process of reaching peak strength, the higher the experimental temperature, the higher the proportion of plastic deformation of the deep coal-rock in its entire deformation stage. The compressive strength, elastic modulus, and main crack length of the deep coal-rock will decrease with the experimental temperature. The Poisson's ratio and the central fracture angle will increase with the experimental temperature. |
| Keywords: | Deep Coal-Rock; Mechanical Properties; Experimental Temperature; Evolution, Test |
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