Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Гидравлический разрыв горных пород




ЛЕКЦИЯ №7

Давление промывочной жидкости в скважине нельзя увеличивать неограниченно и бесконтрольно. При некотором значении давления в скважине pс max = pгр в горной породе может произойти раскрытие существующих или образование новых трещин. Это явление называется гидравлическим разрывом горных пород. Гидроразрыв пород широко используется как технологический прием для увеличения притока к скважине в процессе извлечение нефти из пласта. Однако гидравлический разрыв горных пород, возникающий в процессе бурения, – явление вредное и его появления допускать нельзя.

Внешне в процессе бурения гидроразрыв пласта проявляется как резкое увеличение поглощения бурового раствора скважиной при превышении в ней определенного давления ргр. При нагнетании в скважину жидкости с постоянным расходом происходит разрыв пласта, сопровождаемый характерным изменением давления в скважине (рис. 7.1). Вначале давление монотонно растет до некоторого значения ргр, затем в момент наступления гидроразрыва давление скачком снижается. Наблюдения показывают, что в большинстве случаев скачок давления отсутствует, на основании чего можно заключить, что при гидроразрыве в основном раскрываются существующие трещины.

Рис.7.1. Изменение давления в скважине при гидравлическом разрыве вмещающей горной породы

 

Гидравлический разрыв происходит при возникновении на стенках скважины растягивающих напряжений, превосходящих предел прочности горной породы на растяжение σр. В первую очередь растягивающими могут стать тангенциальные напряжения. В таком случае гидравлический разрыв возникает, когда реализуется следующее условие: σθ > σр.

Для предупреждения гидравлического разрыва и возникновения в процессе бурения вертикальных трещин необходимо, чтобы выполнялось условие:

pс max < pгр = σр + 2ξ pг. (7.1)

При регулировании давления в скважине посредством изменения плотности промывочной жидкости условие предупреждения вертикального гидравлического разрыва пород (2.15) принимает следующий вид:

ρр max < (pгр – Δp) / g z, (7.2)

где Δp – величина технологического колебания давления в скважине.

В естественных условиях в породе имеются системы мелких трещин, закрытых горным давлением, которые после снятия или компенсации горного давления раскрываются. Любая из существующих в горной породе горизонтальных трещин также может служить началом трещины гидравлического разрыва (рис. 7.2), если давление бурового раствора в скважине превысит некоторую критическую величину.

Рис.7.2. Развитие горизонтальной трещины в горной породе за счет гидравлического разрыва

 

Расчет на прочность, предлагаемый механикой хрупкого разрушения, включает в себя три момента:

- определение размера и положения опасной трещины;

- определение коэффициента интенсивности напряжений К1 на фронте трещины с учетом напряжений технологического и эксплуатационного происхождения;

- выбор критерия локального разрушения К на фронте трещины и отыскание предельного состояния, которое соответствует началу гидравлического разрыва горной породы. Для хрупких горных пород критические значения коэффициента интенсивности напряжений Кимеют значения (0,3–3,5) 106 Н/м1,5, для металлов – (15–180) 106 Н/м1,5.

С помощью названных трех положений механики хрупкого разрушения получено выражение для определения давления в скважине, при котором возникает гидравлический разрыв за счет развития горизонтальной дискообразной трещины с известным радиусом а (рис. 7.2):

 

 

рс = ргр = рг + 0,9 К/ , (7.3)

где рг – горное давление, определяемое зависимостью pг = ρп g z.

Из (7.3) следует, что давление горизонтального гидроразрыва пород рс = ргр превышает местное горное давление на некоторую величину, зависящую от размера трещин и прочностных свойств пород. Для больших глубин залегания и трещин большой протяженности вклад второго слагаемого в общее разрывающее давление невелик.

Решение (7.3) справедливо для случая гидравлического разрыва, когда скважина подсекает отдельную горизонтальную трещину. В действительности трещины сообщаются между собой, и разрыву подвергаются только межтрещинные целики. В результате гидроразрыва трещины разрастаются, увеличивают свое раскрытие и соединяются друг с другом.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-11; Просмотров: 1736; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.014 сек.