Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 [ 6 ] 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199

смещении пород в узловых точках и приращениями нагрузки выражается в виде:

кr - 2 а" г В" гYdv~ar=o, (i.t)

где К - матрица жесткости для всей модели.

2. выражение вектора вязко-пластичной деформации 8в-пл которая равна некоторой симметричной матрице г, зависящей от текущего напряженного состояния а, для изотропного материала имеет вид

„л = га. (1.8)

3. связь между конечными приращениями напряжения и разностью деформации выражается уравнением

aa = d(ae-ae.„). (1.9)

где D - матрица упругости плоской деформации для каждого элемента.

1.3.2.1. Роль порового давления

если принять во внимание поровое давление, обусловленное наличием в порах флюида, то эффективное напряжение оэф будет равно разности между наибольшим напряжением а и поровым давлением ар:

<эф = <-<р. (1.10)

тогда общее напряжение можно представить в виде

л1 = 11. 1. 0]; (1.12)

D - матрица упругости; е и ев-пл - векторы составляющих соответственно общей и вязко-пластичной деформации.

1.3.3. Численные решения

два решения проблемы трещинообразования, вызванного подъемом соляных куполов, получены на эвм по двум различным программам: для линейно-упругих и для упруго-вязко-пластичных материалов.

1.3.4. Программы

1.3.4.1. Программа для линейно-упругих пород

Напряжения в породе слагаются из напряжений, обусловленных тектоническими силами (в данном случае в результате подъема соляного купола) и силами гравитации (за счет веса вышележащих пород). Эти напряжения определяются по отдельности, а затем суммируются для получения общей картины. Вертикальная составляющая гравитационного напряжения рассчитывается непосредственно по весу вышележащих пород, а горизонтальная принимается как определенная часть от вертикальной составляющей (в среднем 60-80%). Роль осадков, накапливающихся над пластом-коллектором во время подъема соляного купола, моделируется добавлением дополнительных слоев на соответствующих стадиях расчета. Тогда увеличение напряжения за счет веса вышележащих пород (геостатического давления) и порового давления определяется как результат добавления новых осадков, и система уравнений решается таким образом, чтобы увязать увеличение тектонических напряжений и результирующие деформаций.

Эти приращения напряжений суммируются с общими напряжениями, и для каждого элемента производится сопоставление напряжения с критерием трещинообразования, чтобы установить, появились трещины в элементе или нет. Затем находится полное (общее) смещение пород к моменту, когда в различных элементах начали образовываться трещины. Это смещение используют в качестве оценки меры относительной густоты трещин, полагая, что элементы, в которых раньше начали образовываться трещины, характеризуются наибольшей густотой трещин или наибольшими возможностями трещинообразования [8].

Детальная программа моделирования этого процесса показана в виде блок-схемы на рис. 1.24.

1.3.4.2. Программа для упруго-вязко-пластичных пород

Эта программа, приведенная в виде блок-схемы на рис. 1.25, предназначена для решения проблемы трещинообразования в упруго-пластичных породах, но при незначительных изменениях может быть приспособлена и для случая упруго-вязко-пластичных пород. По этой программе гравитационные и тектонические напряжения рассчитываются совместно и значение горизонтальной составляющей оказывается большим, чем в случае упругих пород. Напряжения, рассчитываемые как результат суммарного воздействия подъема соляного купола и веса перекрывающих пород, контролируются функцией течения. При контролировании напряжений этой функцией для всех элементов имеем два результирующих случая:

а) если функция течения F>0, рассчитываются вязко-пластичные деформации и новые (дополнительные) напряжения, затем ос-

Ввод исходных данных о материале горных пород и т. д. по конечным эпементам

Поспедовательное добавпение споев Формирование матрицы жесткости пород Расчет геостатического напряжения и порового давления

Опредепенпе приращения вертикальных смещений у подошвы ппаста-коллектора

Решение уравнений для расчета приращений тектонических напряжений

Суммирование приращений тектонических и геостатических напряжений с полным напряжением

Сопоставление полного напряжения с критическим значением, при котором происходит образование трещин

Определение отношения вепичины полного смещения на границах элементов, при котором начинается образование трещин

Конец расчета

Рис. 1.24. Блок-схема программы моделирования для лииейно-упругого материала породы