Вопросы методологии и новых технологий разработки месторождений природного газа. Часть III (Сборник научных трудов), страница 29

Последний фактор требует специального рассмотрения. Обса­женные забои скважин предусматривают цементаж затру бного про­странства между стенками скважины и обсадной колонной и после­дующее создание перфорационных каналов.

Цемент оказывает определенное давление на горные породы и создает дополнительное поле напряжений в призабойной зоне. В предлагаемой модели используется приближенная схема, в которой давление цементного камня заменяется на давление столба жидкого раствора за колонной, состоящего из цементного и глинистого рас­творов. Минимальное значение этого давления может быть равно пластовому, а максимальное - горизонтальному горному давлению. Последнее оказывает наиболее благоприятный эффект на устойчи­вость породы и повышает предельные депрессии.

Таким образом, с помощью давления цементного камня можно регулировать предельные депрессии.

Рассмотрим некоторые важные выводы, которые были получены при анализе формул для определения предельных депрессий.

Открытый забой в форме каверны-полусферы оказывается более устойчивым, чем вертикальная цилиндрическая выработка. Для всех моделей устойчивости каверны (Губера-Мизеса, Кулона) отмечается:

•  практически линейная зависимость между предельной депрес­
сией и пластовым давлением, при этом начальные предельные де­
прессии при использовании условия Кулона несколько меньше, чем
условия Губера-Мизеса;

•  предельные депрессии значительно снижаются при увеличе­
нии параметра а - коэффициента бокового давления; так, в рассмат­
риваемых примерах при увеличении а с 0,43 до 1 начальная пре­
дельная депрессия уменьшается более чем в 3 раза.

Если депрессия превышает предельную, то вокруг каверны об­разуется зона пластичности горной породы.

Как показывают расчеты по предложенным формулам, макси­мальные размеры этих зон не превышают 1,5 - 1,6 Rq, где R^ - ради­ус каверны. Эти зоны пластичности являются источником зон обру­шения вокруг каверны. Они определяю! возможные объемы выноси­мого из скважины геоматериала.

Аналогичные результаты при использовании условий Губера-Мизеса и Кулона получены и для вертикального ствола. При одина66

ковых механических свойствах горных пород начальная предельная депрессия для этого случая почти в 3 раза меньше, чем для каверны.

Принципиально другие результаты были получены при исполь­зовании условия устойчивости в виде (3) по формуле (6). Во-первых,. было установлено, что экспериментальный параметр В не может быть равен или больше 0,75 (В<0,75), ибо в этом случае предельные депрессии по формуле (6) имеют отрицательные значения. С увели­чением параметра А предельные депрессии увеличиваются, при этом его можно интерпретировать как некоторый аналог S_o (А - S_o) или сг_т (для v = 0,3, А = 0,67ст_т). Увеличение параметра В при постоян­ном А также приводит к увеличению предельных депрессий. Так, при увеличении В с 0,34 до 0,5 начальная предельная депрессия увеличивалась в 8 раз. Параметр В можно интерпретировать как от­ношение В=А/а_с, где а_с - прочность породы при одноосном сжа­тии. С увеличением параметра а предельная депрессия уменьшается. Так, для ВЮ,5 при увеличении а от 0,43 до 1 предельная депрес­сия уменьшается в 3,5 раза.