基于离散元煤层钻孔井壁稳定性分析

煤层气勘探开发过程中井壁稳定性问题突出，传统连续介质力学模型难以准确评价井眼失效机理。在分析破碎性煤层物理性质的基础上，以沁水盆地南部沁端区块3号煤层为例，将虚拟煤岩体定义为基质和裂隙两个部分，采用MonteCarlo方法生成了随机的裂隙网络，通过通用离散元程序UDEC进行了破碎性煤层段井壁稳定数值模拟分析，研究了不同钻井方式条件下煤层井壁稳定性。结果表明随机裂隙的存在使得井周塑形范围加大，井眼更易垮塌失稳。当井筒压力较小时，井壁主要发生拉伸破坏；当井筒压力较大时，井壁主要发生剪切破坏。在该煤层参数条件下煤层井眼的最佳稳定井筒压力区间值为6~7MPa。