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

бы выделить эффект предельного градиента давления в чистом виде, поскольку изменение охвата пластов может быть следствием целого ряда других причин, связанных с деформацией горных пород, неоднородностью пласта, физико-химическими явлениями и т. д. Например, изменение абсолютной величины и профиля приемистости нагнетательных скважин при изменении давления нагнетания может быть связано с деформацией пород пласта и образованием в них трещин, а изменение профиля отдачи в эксплуатационных скважинах - с капиллярными эффектами в призабойной зоне, а не с проявлением предельного градиента давления во всем пласте.

г л А в А IV ДЕФОРМАЦИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

§ 1. ЕСТЕСТВЕННОЕ НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РОТНЫХ ПОРОД И ЕГО ИЗМЕНЕНИЕ ВБЛИЗИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Горные породы, залегающие в земной коре, подвергались в течение геологического времени и подвергаются в настоящее время действию силы тяжести, внутризевлных сил, притяжения Солнца, Луны и планет, физико-химическим превращениям. Под действием этих факторов в горных породах создалось напряженное состояние, которое будем называть естественным напряженным состоянием.

При искусственном воздействии на горные породы путем выработок в них проявляется эффект естественного напряженного состояния пород или горного давления.

Рассматривая естественное напряженное состояние пород, следует различать вертикальную компоненту горного давления и горизонтальную а, у. Вертикальную компоненту горного давления называют также полным горным давлением и обозначают q, а горизонтальную компоненту - боковым горным давлением и обозначают q [45].

Естественное напряженное состояние горных пород можно определять косвенными методами, например по данным о распространении волн напряжений в породах, используя зависимость плотности пород и их модуля упругости от сжимающего напряжений [55].

К прямым методам определения горного давления можно, с некоторым допущением, отнести измерение горного давления в горных выработках (скважинах, стволах шахт, штреках и т. д.) с последующим расчетом напряженного состояния пород вдали от выработок по соответствующим формулам теории упругости, пластичности и т. д. Можно получать сведения о естественном напряженном состоянии пород, используя данные гидравлического разрыва пласта [50],

Имеющиеся в настоящее время данные, полученные различными методами, свидетельствуют о том, что для определения вертикальной компоненты горного давления в не насыщенных жидкостью или газом горных породах можно использовать формулу

o = P.gH. (1.1)

в формуле (1.1) рп - осредненная плотность горных пород в интервале от z = О до z = Я (z - вертикальная координата, причем Z = О на дневной поверхности); g - как и выше, ускорение свободного падения.

Считается, что горизонтальную компоненту естественного напряженного состояния пород для не насыщенных жидкостью или газом пород можно определить по формуле

до= = аст,. (1.2)

Коэффициент а определяется существующими в настоящее время методами весьма приближенно. Считается, что наиболее вероятные значения а для хрупких горных пород заключены в пределах 0,3

0,7. Для малопрочных, текучих горных пород а «==1. Объясняется это тем, что релаксация напряжений в твердых, хрупких гор- ных породах либо не про-

У~ исходит вовсе, либо про-

исходит чрезвычайно медленно, так что даже за геологические периоды, длившиеся десятками и сотнями миллионов лет, разность между вертикальным и боковым горным давлением сохраняется. Если горные породы упругие и в пластах отсутствовали значительные тектонические движения, особенно в горизонтальном направлении, то а = \/ (1 - v) (v - коэффициент Пуассона). У малопрочных пород время релаксации достаточно мало по сравнению с периодами существования геологических структур, и веледстви е текучести пород, хотя и медленной, разность между боковым и вертикальным горным давлением могла практически исчезнуть. В вязкой жидкости, например, согласно закону Паскаля давление, действующее на элементарны!! объем жидкости в вертикальном направлении, равно давлению жидкости, действующему на этот объем в горизонтальном направлении.

Выше речь шла о напряженном состоянии пород, которые еще не подверглись искусственному воздействию. При проведении горных выработок напряженное состояние, по крайней мере вблизи выработок, существенным образом изменяется.

Рис. 77, Действие усилий в горных породах вокруг вертикальной выработки круговой формы в плане