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

	:тойчи	востъ
							НЕУПР
										/Г»

1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0

Рис. 6.28. Профили напряжений вдоль оси минимального сжатия (Г-начальный радиус скважины [50])

НЕУПРУГИЕ ДЕФОРМАЦИИ

Н=3км

НЕУСТОЙЧИВОСТЬ

Рис. 6.29. Зоны неупругих деформаций (поврежденности) и неустойчивости вокруг скважины при анизотропии литостатических напряжений [50]

Это означает, что отмеченные подзоны находятся в полуустойчивом состоянии и могут приводить к внезапным выбросам. Данное явление аналогично горному удару в шахтах, для чего необходимым условием служат, как известно, более высокие волновые скорости в окружающих породах, чем в зоне опасности, заполненной предразрушенным материалом.

Зона поврежденности больше в первоначально более слабых породах (за счет пор и трешин), но эффект арки упрочнения в них значительнее (относительно начального состояния), чем в монолитных породах.

Именно поэтому в слабых породах полости больше, но более устойчивы, чем в монолитных массивах, где меньше каверны и более часты выбросы.

Внешняя граница зоны неустойчивости показывает, каким должно быть оптимальное поперечное сечение ствола. Удаление разрушенного ("лишнего") материала из зон неустойчивости - это проблема технологии бурения.

6.5.3. БУРЕНИЕ И ТЕКТОНИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ

В процессе бурения ствол скважины может случайно искривиться. Распределение напряжений и деформаций в окрестности искривленной скважины связано с решением подпроб-лемЫ об искривленном для упрошения плоском канале (разломе с внешним и внутренным радиусами по отношению к центру кривизны).

Было обнаружено, что зоны разрушения несимметричны

р&зрушенис при растяжении со сдвигом

разрушение прн сжяпш

разрушение при сжатии

hic. 6.30. Типы разрушения массива из-за кривизны скважины и анизотропии напряжений [51]

23 3aia3 № 1497

относительно оси скважины [51]; они больше в направлении минимального сжатия. Интервал влияния искривления в 4 раза превосходит саму длину искривленного участка ствола.

Главный вывод - это зависимость разрушения от отношения вертикального СУу и максимального горизонтального сг сжатия.

Если горизонтальное напряжение сг = (У) превосходит вертикальное, т.е. сг, > сГу, то разрушение стенки на внутреннем радиусе больше (рис. 6.30). В этом случае буровой инструмент стремится в направлении начального отклонения, кривизна скважины нарастает и нужное направление будет утрачено.

В противоположном случае, когда сг, > сг, зона разрушения больше на внешнем радиусе, буровой инструмент будет стремиться вернуться к исходному вертикальному направлению, и процесс бурения самостабилизируется.

Таким образом, наклон ствола скважины имеет тенденцию к той же форме, как и разломы массива, - в зависимости от анизотропии тектонических напряжений.

(В случае равенства (уу - (ун - (Уи распределение напряжений нейтрально для процесса бурения.)

Таким образом, сверхглубокое бурение проще в условиях растяжения коры, например в рифтовых зонах.

Следует заметить также, что максимальная концентрация напряжений реализуется на контакте слабых и твердых слоев массива.

Эти проблемы существенны также и для глубоких шахт [37, 164].