Факторы, определяющие устойчивость горных пород, слагающих стенки буровых скважин

Целостность (устойчивость) стенок скважины зависит от следующих факторов:

Геологических

 

· напряженного состояния пород в нетронутом массиве;

· строения, структурных связей и литофациальных особенностей горных пород;

· физико-механических свойств, в том числе пористости, проницаемости, влажности, прочностных и пластических характеристик горных пород;

· содержания флюида (пластовых вод, газа, нефти);

· характера и условий залегания пород (угла напластования, степени дефектности, неоднородности, трещиноватости, слоистости, перемятости);

· наличия других геологических факторов (тектонических сил; нарушений; аномально высоких пластовых давлений, приводящих к выбросам и горным ударам).

Технологические

· параметров промывочной жидкости и ее физико-химической активности по отношению к горным породам, в том числе: плотности, от которой зависит противодавление на стенки скважины;

· вязкости и водоотдачи, от которых зависят гидроразрыв и удерживающее усилие;

· фильтрации;

· коркообразования;

· набухаемости и размокания пород;

· темпа и качества регулирования свойств промывочной жидкости;

· скорости циркуляции промывочных жидкостей и числа интенсивных длительных промывок, ускоряющих эрозионный процесс разрушения горных пород;

· гидродинамического и температурного режимов (амплитуды и частоты колебаний гидродинамического давления и изменений температуры на стенках скважины);

· механических воздействий режущих и изогнутых частей бурового снаряда при спуско-подъемных операциях и бурении;

· проработки ствола;

· способа бурения;

· компоновки инструмента;

· типа породоразрушающего инструмента, от которого зависит эффект поршневания при спуско-подъемных операциях;

· расположения ствола относительно разбуриваемого массива;

· продолжительности бурения (времени нахождения пород в незакрепленном состоянии).

Организачионых

· технической оснащенности;

· культуры на буровой;

· инженерно-технической подготовленности бурового мастера и бригады;

· правильного выбора профилактических мероприятий и способа ликвидации начавшихся осложнений;

· состояния контроля за технологическим процессом бурения скважины;

· климатических условий.

Одновременное действие всей совокупности факторов, определяющих устойчивость стенок бурящейся скважины, маловероятно. В каждом конкретном случае для определения наиболее правильных мер и форм борьбы с потерей устойчивости ствола необходимо установить вид, число и первостепенность воздействия этих факторов.

 

 

Задача№1 Оценить главные касательные напряжения, действующие в приствольной зоне скважины (на ее внутренней стенке) в соленосных отложениях для следующих условий: глубина залегания данной точки соленосных отложений Н= 1200м, средняя плотность вышележащих горных пород ρ_п=2600 кг/м3, плотность бурового раствора в скважине ρ_б.р= 1600 кг/м3.

Решение. Нормальное, тангенциальное и радиальное напряжения (при ζ=1) будут соответственно вычислены по формулам:

σ_н=-9,81·2600·1200=-30,8 МПа;
σ_θ=-2·9,81·2600·1200+9,81·1500·1200=-44МПа;
σ_r=-9,81·1600·1200=-18,8 МПа (1.48)

Главные касательные напряжения определяются по формулам:

τ 1 = (-44-(-18,8)) /2=-12,6 МПа

τ 1 = (-30,8 -(-18,8)) /2=-6 МПа

τ 1 = (-44-(-30,8)) /2=-6,6 МПа

 

Таким образом, максимальные касательные напряжения на стенке скважины достигают τ = -12,6 МПа.

Вывод. Поскольку, даже наиболее прочного из галогенных минералов галита составляет 12,6 МПа, можно считать, что на стенках данной скважины соленосные породы находятся в упруго-пластическом состоянии.

 

Задача№2 Определить радиус несущей зоны, в границах которой высокопластичные глинистые породы с σ_т=60 МПа подвержены пластическим деформациям, если известно, что ρ_п=2600кг/м3; ρ_б.р=1600кг/м3; r_с=4·10-2м;H= 1200м.

Решение. Подставляя данные в выражение получаем

м

Ответ: м

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Пермский Национальный Исследовательский Политехнический Университет

Кафедра ГНФ

 

 

Контрольная работа

Механика сплошной среды

Вариант№26

 

Исполнитель

студент группы БНГСз-1

Савин М.В

Преподаватель Милехин А.А.