Вопросы методологии и новых технологий разработки месторождений природного газа. Часть III (Сборник научных трудов), страница 27

где a_cp = (cjj+ а₂ -г- а₃) / 3 - среднее нормальное эффективное напря­жение; А, В, С - экспериментальные агрегатные коэффициенты, ха­рактеризующие прочностные свойства пород. В частном случае (В=0, О=1) условие (3) соответствует условиям второй группы, когда параметр А заменяется на  — а_лу или —<т_т  .

61

Известны модели устойчивости [12, 13] , основанные на чис­ленных методах решения одно-, двух- и трехмерных задач, а также аналитические решения одномерных осесимметричных задач.

В настоящее время отмечается развитие новых направлений ис­следования процессов устойчивости горных пород, основанных на принципиально новых концепциях описания механизма разрушения пород, в том числе теории бифуркации [7].

Для отечественной практики сейчас характерна следующая па­радоксальная ситуация. С одной стороны, имеется достаточное коли­чество теоретических исследований, в которых рассмотрены самые разнообразные модели устойчивости призабойных зон скважин. С другой, из-за сложности этих моделей и несоответствия их реальным условиям они не используются в практике проектирования и анализа работы эксплуатационных скважин. Здесь преобладает чисто прагма­тический подход, не использующий методологию геомеханического анализа.

В связи с этим представляется целесообразным предложить та­кие модели, которые без излишней детализации смогли бы описать наиболее характерные черты механизма поведения забоя в напряжен­ном состоянии.

Принципы построения таких моделей были представлены нами ранее [6]. В настоящей работе на основе всестороннего анализа про­блемы рекомендуются конкретные расчетные формулы (модели).

При выборе методов построения моделей устойчивости приза-бойной зоны газовых скважин следует иметь в виду весь комплекс факторов, определяющих реальную ситуацию строения продуктивной толщи, вскрываемой конкретной скважиной, конструкции забоя скважины и способов ее освоения. Известно, что в большинстве слу­чаев вскрытый скважиной продуктивный разрез представляет собой "слоеный пирог", состоящий из чередования прослоев пластов-коллекторов с различными прочностными характеристиками и пла-стов-неколлекторов. Условия вскрытия продуктивной толщи форми­руют особую прискважинную (околоскважинную) зону, характери­зующуюся "зонами проникновения бурового раствора" и "глинис­тыми корками" [14]. Конструкция забоя скважины может быть пред­ставлена свободными от цемента фильтрационными поверхностями в виде вертикальных и горизонтальных цилиндрических выработок, ка­верн различного вида, забоев с перфорацией, забоев с естественными

62

и искусственными суперпроницаемыми каналами (мегатрещины, ка­налы от пескоструйной перфорации, каналы при гидроразрыве пласта и др.).

Практикой разработки газовых месторождений показано, что при чередовании в продуктивном разрезе коллекторов и неколлекто­ров возникают процессы отжима воды из неколлекторов в коллекто­ре. Эти процессы приводят к особым условиям деформирования пла-стов-неколлекторов и пластов-коллекторов к единой системе вскры­того скважиной продуктивного разреза [14].

Как показали последние исследования [19], устойчивость приза-бойных зон скважин определяется также общим геодинамическим напряженно-деформационным полем для конкретного месторожде­ния, существовавшим здесь еще до начала разработки. Особые усло­вия устойчивости забоя скважины возникают в случае, когда забои скважин попадают в так называемые зоны дробления горных пород, приуроченные на месторождениях к зонам мегатрещиноватости и крупных тектонических нарушений.

Экспериментально установлено также большое влияние на прочность пластов-коллекторов их водонасыщенности, как началь­ной, так и текущей, по мере поступления в них законтурных пласто­вых вод. Количественная оценка этих эффектов должна быть полу­чена при экспериментальных исследованиях.