Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

Переход породы в новое напряжённо - деформированное состояние

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФЕС ПОРОД, ВЫЗВАННЫЕ БУРЕНИЕМ СКВАЖИНЫ, ВТОРИЧНЫМ ВСКРЫТИЕМ СТРЕЛЯЮЩИМИ ПЕРФОРАТОРАМИ

 


Первичное вскрытие пласта при бурении нарушает установившееся в пласте квазиравновесное состояние. Это приводит к протеканию в пласте сложных переходных процессов, сопровождающихся миграцией от скважин или к скважине пластового флюида. Кроме того, порода в окрестности скважины переходит в новое напряжённо – деформированное состояние, результатом которого является дилатансия породы или, наоборот, -уплотнение.

Вторичное вскрытие пласта с использованием стреляющих перфораторов не ограничивается формированием перфорационных каналов, пересекающих стенку обсадной трубы, затрубный цементный камень и входящих в пласт на ту или иную глубину. Высокоскоростная струя или пуля, порождающие в породе волны напряжения, способствуют выходу на поверхность минералов дефектов в большом объёме породы в окрестности скважины и, таким образом, активизируют хемосорбцию в пласте с протеканием в нём процессов аналогичных тем, которые имеют место при первичном вскрытии.

 

 

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ФЕС ПЛАСТА ПРИ ВСКРЫТИИ БУРЕНИЕМ

 


Переход породы в новое напряжённо - деформированное состояние

В нетронутом массиве породы на глубине H на площадку с нормальным вектором, параллельным вертикальной оси Z, действует эффективное давление, равное разности горного и пластового давлений

 

Pz = ρп g H – Рпл , (3.1)

 

где ρп - усреднённая плотность породы, Н – глубина ,g–ускорение свободного падения, Рпл – пластовое давление на глубине Н.

Боковые давления на площадках, перпендикулярных осям Х и Y, в общем случае могут быть не одинаковыми. При равенстве давления в породе напряжению, можно говорить о том, что на глубине H действует комплекс напряжений: . Для изотропной среды можно допустить и Pz. Понятно, что будут составлять только какую–то часть . (рис. №3.1)



 

Для оценки боковых напряжений рассмотрим некоторые положения теории упругости. При растяжении цилиндрического твёрдого тела силой F по схеме, представленной на рисунке №3.2, его длина и диаметр претерпят изменения. Относительные деформации длины и диаметра цилиндра обозначим и , соответственно.

 

.

 

 

 

Относительные деформации, выраженные через геометрические размеры цилиндра равны:

и . -суммарное удлинение.

Поперечное сечение цилиндра – S. Тогда действующее напряжение в твёрдом теле будет равно .

Отношение относительного уменьшения диаметра цилиндра к относительному удлинению цилиндра называется коэффициентом Пуассона:

. (3.2)

Естественно, боковые напряжения должны выражаться через коэффициент

Пуассона. Для упрощения решения будем считать породу изотропной средой. Тогда в пределах упругих деформаций можно ввести понятие коэффициента бокового распора:

Тогда в пределах упругих деформаций можно ввести понятие коэффициента бокового распора:

. (3.3)

Напряжения = . Таким образом, боковые напряжения в нетронутом массиве выражаются через коэффициент бокового распора и напряжение, создаваемое горным давлением.

Бурение скважины сопровождается переходом пород в окрестности ствола в новое напряжённо – деформированное состояние. Теперь приведённые соотношения действительны только в достаточно удалённых от скважины зонах. Для скважины необходимо ввести цилиндрические координаты.

Координата r может вращаться относительно оси скважины, вследствие допущения об изотропности породы.

Координата θ, являясь скользящей и может перемещаться вдоль координаты r, оставаясь перпендикулярной r.

Достаточно простые решения могут быть получены для случая отсутствия фильтрации и постоянства скачка давления на стенке скважины равному разности забойного и пластового давления в скважине на глубине залегания пласта. Решение будет распространяться для области

≤ r ≤ ∞.

+ a = - a; (3.4)

где a , = репрессия, равная разности забойного и пластового давлений.

 

 

Следует отметить, что для нетронутого массива σr и σθ , при условии r , должны быть равны .

Действительно, проверка равенств (3.4) показывает:

при r = а; при ;

 
при r = = 2 - а; при = ,

Из теории упругости следует закономерность, состоящая в следующем: при действии в среде 2 – х главных взаимно перпендикулярных напряжений возникает сдвиговое напряжение , которое равно или = . (3.5)

Обозначим известное сдвиговое напряжение , получим

 

= (3.6)

 

Для размера зоны дилатансии в пласте из (3.5) получим

( 3.7)

Основная проблема состоит в определении значения предела прочности породы – коллектора на сдвиг для конкретного пласта в условиях залегания.

Дляописания объемных деформаций пористых сред в условиях пластического течения используется следующее реологическое уравнение

 

dθ = dθ ш - dθD = ß(Р)dp – λ(έr0,5)dτ , (3.8)

 

где θш–объемная деформация, обусловленная действием шаровой части тензора напряжений; θD–дилатантная составляющая объемной деформации среды; έr - второй инвариант девиатора тензора скоростей деформаций; λ–скорость дилатансии. Вычитаемое в правой части выражения представляет собой дилатантную составляющую деформации в функции от сдвигового напряжения. Переходя к теории конечных деформаций, величину θD можно представить в виде

 

θD = λ ( έr 0,5 )Δτ = Φ·Δ σр 0,5 , (3.9)

 

где Φ - некоторая функция, σр- второй инвариант девиатора тензора напряжений.






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2022 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.