煤体结构与井壁稳定性：GSI分析与Hoek-Brown理论应用

"钻井中煤体结构特征与井壁稳定性分析研究，通过GSI量化煤体结构，采用主成分回归分析建立空间分布模型，并基于Hoek-Brown强度理论进行井壁稳定性评价。" 在钻井过程中，煤层的结构特征对其井壁稳定性具有显著影响。本研究旨在深入理解这一关系，以便于更好地预测和控制井壁坍塌风险。研究人员采用了地质坚固性指数（Geological Strength Index，简称GSI）对煤体结构进行了量化，这是一种评估煤岩结构完整性的标准方法。通过结合现场测井数据，他们运用主成分回归分析法构建了一个多元回归模型，该模型能够描述煤体结构在空间上的分布情况。 Hoek-Brown强度理论在此研究中起到了关键作用，它是一种广泛应用于岩土工程中的破坏准则，可以用来估算岩石和煤体的力学性能。研究人员基于这个理论提出了一个新的评价方法，该方法能够定量地评估由煤体结构GSI所决定的煤层井壁稳定性。在沁水盆地柿庄南区块的实际钻井案例中，这种方法被用于计算井壁坍塌压力，结果显示，计算得到的坍塌压力与实际井径曲线的吻合度达到了75%，这表明该方法的预测效果相当可靠。 进一步的分析表明，煤体结构的破碎程度与井壁坍塌压力之间存在正相关关系，即煤体结构越破碎，井壁遭受坍塌的压力越大，井壁的稳定性也就越差。此外，研究还强调了优势煤体结构在单井井壁稳定性中的主导作用，这意味着在钻井设计和施工过程中，应对这些优势结构给予特别关注，以确保井壁的安全。 关键词涵盖了煤体结构、GSI量化、主成分分析、多元回归分析、Hoek-Brown强度准则以及井壁稳定性，这些都是本文的核心内容，反映了研究的技术手段和理论基础。此研究对于提高煤炭开采过程中的井壁稳定性、减少安全事故及提高钻井效率具有重要意义，为未来的煤矿钻井作业提供了有价值的理论指导和实践参考。