Ориентация напряжений.

Горное давление вызывает вертикальное напряжение на пласт с результирующими поверхностными горизонтальными напряжениями , зависящими от механических свойств пород. Подземные напряжения превращаются в ориентацию (направление) трёх главных плоскостей напряжений в трёхмерном пространстве, которые все перпендикулярны друг другу (см.рис.2) Имеются (1) максимальное главное напряжение (σмах),(2) промежуточное главное напряжение (σинт),и (3)минимальное главное напряжение (σмин).

 

Рис.2. Ориентация главных напряжений.

Градиент гидроразрыва по существу эквивалентен минимальному главному напряжению. В условиях нетектонических напряжений максимальное напряжение в вертикальном направлении (σz) действует благодаря горному давлению., а промежуточное и минимальное напряжения (σх и σу) в горизонтальной плоскости и равны между собой.

Когда скважина отклоняется от вертикали , эти напряжения имеет тенденцию делать ствол скважины менее стабильным. и в общем требуется больший вес раствора, в зависимости от прочности породы. Чтобы оценить напряжение в наклонно направленной скважине , полезно превратить главные напряжения в различные ориентации так , чтобы они были радиальны (σR), тангенциальны (σТ), и аксиальны (σА) по отношению к траектории скважины, как это показано на рис.3.

 

 

Рис.3.Ориентация напряжений в наклонно-направленной скважине.

 

Используя эту ориентацию , механическая стабильность пласта может быть рассчитана для данных условий с использованием компьютерной программы Эм-Ай для расчёта напряжений. Как показано на рис.4., может быть сделан график воздействия гидростатического давления на общее дифференциальное напряжение ( тангенциальное минус радиальное ) породы. Различные радиальные углы вокруг ствола скважины показаны для одной стороны от 00 до нижней точки ( 900) и для другой стороны ствола ( от 1800). Если дифференциальное напряжение меньше, чем предел прочности на разрыв (показано как отрицательное число), будет иметь место разрушение при растяжении или гидроразрыв пласта.. Если вес раствора меньше, чем градиент гидроразрыва , гидроразрыв или разрушение пласта будет глохнуть вблизи ствола скважины. Если вес раствора превышает градиент гидроразрыва , будет иметь место потеря циркуляции. Если дифференциальное напряжение больше, чем предел прочности породы на сжатие , будет иметь место растрескивание и разрушение (обвал) ствола скважины или пластическое внедрение ( интрузия)(соль).

 
 

 

 

Рис.4.Дифференциальное напряжение в наклонно-направленной скважине.

 

Однажды выполнив этот анализ, может быть рассчитан диапазон безопасного оперирования для плотностей бурового раствора для различных углов и поровых давлений в бурящейся скважине. Результирующее окно стабильной работы для плотностей бурового раствора будет значительно меньше , чем если бы это была вертикальная скважина, как показано на рис.5.

 

 

 

Рис.5. Диапазон плотностей бурового раствора, обеспечивающий стабильность ствола горизонтальной и вертикальной скважин.

 








Дата добавления: 2018-03-01; просмотров: 538;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.004 сек.