[發明專利]一種煤層水平井水平段井壁破裂壓力計算模型及獲取方法

在審

• 申請號: 202111367946.8
• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN114154311A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 鞏澤文;許耀波;李林;張東亮;降文萍;王戰鋒;杜志強;徐建軍
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/02;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 孫雅靜

1.一種煤層水平井水平段井壁破裂壓力計算模型，其特征在于，所述的煤層水平井水平段井壁破裂壓力P_f，MPa：

式中：σ_v為煤層水平井水平段井壁垂向主應力，MPa；σ_h為煤層水平井水平段井壁最小水平主應力，MPa；σ_H為煤層水平井水平段井壁最大水平主應力，MPa；α_煤系為煤層水平井水平段井壁地層有效應力系數，無量綱；P_p為煤層水平井水平段井壁地層壓力，MPa；S_t為煤層水平井水平段井壁巖石抗張強度，MPa；

A＝1-2cos 2θ-2v cos 2θ；

B＝sin²β+2sin²βcos 2θ+cos²β+2vsin²βcos 2θ；

C＝cos²β+2cos²βcos 2θ+sin²β+2vcos²βcos 2θ；

D＝1-2cos 2θ+2v cos 2θ；

E＝sin²β+2sin²βcos 2θ-cos²β-2vsin²βcos 2θ；

F＝cos²β+2cos²βcos 2θ-sin²β-2vcos²βcos 2θ；

G＝2sinβcos²β；

式中：v為煤層水平井水平段井壁巖石泊松比，無量綱；β為煤層水平井水平段井斜方位角，°；θ為煤層水平井水平段井周角，°。

2.根據權利要求1所述的煤層水平井水平段井壁破裂壓力計算模型，其特征在于，所述的煤層水平井水平段的井斜角γ為90°。

3.根據權利要求1或2所述的煤層水平井水平段井壁破裂壓力計算模型，其特征在于，所述的垂向主應力σ_v為：

式中：h₁為煤層水平井一開地層垂直深度，m；h₂為煤層水平井水平段井壁地層對應垂直深度，m；ρ_{一開地層平均}為煤層水平井一開地層平均體積密度，g/cm³；ρ為煤層水平井井壁地層巖石測井體積密度，g/cm³；g為重力加速度，一般取9.8m/s²；dh為煤層水平井地層垂直深度的微分，m。

4.根據權利要求1或2所述的煤層水平井水平段井壁破裂壓力計算模型，其特征在于，所述的σ_h和σ_H分別為：

式中：σ_v為煤層水平井水平段井壁垂向主應力，MPa；E為煤層水平井水平段井壁巖石楊氏模量，MPa；v為煤層水平井水平段井壁巖石泊松比，無量綱；α_煤系為煤層水平井水平段井壁地層有效應力系數，無量綱；P_p為煤層水平井水平段井壁地層壓力，MPa；ε_h為煤層水平井水平段井壁最小水平主應力方向上的應變，同一區塊內為常數；ε_H為煤層水平井水平段井壁最大水平主應力方向上的應變，同一區塊內為常數。

5.根據權利要求1或2所述的煤層水平井水平段井壁破裂壓力計算模型，其特征在于，所述的P_p為：

P_p＝P_壓力梯度H；

式中：P_壓力梯度為煤層水平井水平段井壁地層壓力梯度，MPa/m；H為煤層水平井水平段井壁地層垂直深度，m。