煤与油气协调开采物理相似模拟研究

• Published in: 煤矿安全 Vol. 55; no. 2; pp. 159 - 166
• Main Authors: 吴俊, 马衍坤, 张通, 刘洋, 杨鑫, 毛钧林, 朱敏, 周国梁, 谢志争, 王鸣超
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 安徽理工大学 深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽 淮南 232001 2024; 安徽理工大学 深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽 淮南 232001%安徽理工大学 安全科学与工程学院,安徽 淮南 232001%合肥综合性国家科学中心 能源研究院(安徽省能源实验室),安徽 合肥 230031; 安徽理工大学 安全科学与工程学院,安徽 淮南 232001; 合肥综合性国家科学中心 能源研究院(安徽省能源实验室),安徽 合肥 230031
• Subjects: 井筒稳定性; coal and oil and gas exploitation; 煤与油气开采; wellbore stability; 应力集中; analog simulation; 相似模拟; 地层响应规律; stress concentration; formation response law
• ISSN: 1003-496X
• DOI: 10.13347/j.cnki.mkaq.20222038

TD325; 针对煤与油气协调开采中,煤层开发扰动油气圈闭层稳定性及油气井筒的问题,利用二维模拟试验开展了煤与油气开采地层响应规律研究;采用"先油气后煤炭"的开采工序,得到了煤与油气各覆岩层的应力演化、破断变形特征及油气井筒变形破坏规律.研究结果表明:若油气层高强度抽采至采收完毕,模型整体结构未出现明显扰动,仅层间岩层局部存在应力集中现象,而此时对煤层进行开采会对下方 200 m处油气层产生一定扰动;采动初期,油气层采收边界上方应力不断上升,煤层底板存在应力传递现象,煤层顶板无明显应力变化,初次扰动范围为100 m,二次扰动范围为 75 m;当进入充分采动阶段,油气层采收边界上方应力集中沿水平向右侧偏移,煤层底板相继经历应力集中-卸压的过程,层间岩层结构趋于稳定,岩层运移程度逐渐向煤层顶部附近岩层转移,说明煤层采动作用在叠置资源协调开采过程中对整体岩层稳定性影响程度较大,应着重关注煤层开采对煤与油气协调开采中的影响;覆岩内井筒主要破坏模式为剪切变形破坏,位于工作面中心处的井筒下侧则发生拉伸-剪切变形破坏,应着重关注工作面中心处的井筒防护.