Бурение скважин приводит к изменению естественного поля напряжений пород. В горном массиве возникает сложное поле напряжений. Вдали от скважины породы всесторонне сжаты, а при приближении к скважине они находятся в условиях одноосного сжатия. В результате этого пластичные породы частично выдавливаются в скважину. Наиболее сложным является интервал прохождения глинистых пород. Возникающая при бурении релаксация механических напряжений ведет к осыпям, обвалам, ползучести пород. Уменьшение размера частиц глин ведет к значительному изменению энергетических характеристик их поверхности, увеличивает их способность к образованию адсорбционных слоев.
Аномальная зона, возникающая при бурении, в несколько раз превосходит размер горной выработки, поэтому для скважины она относительно невелика, но оказывает существенное влияние на техническое состояние ствола скважины и фильтрационные свойства. На стенки скважины окружные сжимающие напряжения могут достигать двойного горного давления, что может вызвать разрушение пород призабойной зоны под действием тангенциальных напряжений и значительно ухудшить фильтрационные свойства пород в зоне скважины. В связи с этим окончание бурения скважины и переход к стадии испытания пласта требует повышенного внимания и применения специальных технологических мероприятий.
2.2 ДЕФОРМАЦИЯ ГОРНЫХ ПОРОД
Деформация горных пород зависит от продолжительности и величины напряжения вызванного нагрузкой.
При медленном нагружении деформация отклоняется от закона Гука прямой пропорциональности. При длительном действии нагрузки горная порода обнаруживает ползучесть и деформируется.
При быстрых нагрузках, 10 – 15 % от разрушающих, не возникает остаточной деформации у большей части пород. Твердые горные породы сохраняют упругие свойства и при напряжениях, составляющих 70 – 75 % от разрушающих.
Горные породы условно разделяются на твердые, пластичные, сыпучие. Однако эти свойства зависят от условий приложения нагрузки. Так при растяжении, изгибе, одноосном сжатии пластические свойства пород почти не проявляются. Но при всестороннем сжатии многие хрупкие породы приобретают пластические свойства. Длительность воздействия нагрузки так же способствует проявлению пластических деформаций. Часто наблюдаются псевдопластические деформации в результате возникновения многочисленных микротрещин и скольжения породы по их плоскостям.
При увеличении напряжений будут наблюдаться три области деформаций: упругие, пластические, разрушительные.
Прочность пород на растяжение меньше, чем на сжатие. В условиях всестороннего сжатия прочность пород увеличивается в 10-20 раз. За пределами упругости тело начинает пластически течь.
Высокопрочные но хрупкие породы значительно легче поддаются динамическому разрушению. Наличие кварцевых зерен и полевого шпата в породе уменьшают её пластичность. Пластические деформации у известняков и алевролитов появляются при всестороннем давлении 500 атм, ангидритов – 1000, песчаников – 4000 атм.
Увлажнение пород понижает их прочность. Вода проникает в самые мелкие трещины. Они не могут сомкнуться, и количество раскрытых трещин возрастает. Поверхностно-активные вещества в воде увеличивают её подвижность, а значит, снижается прочность пород.
Глинистые породы, поглощая воду, увеличивают свой объем в 1,5 – 2 раза. Это свойство носит название набухания. Вода проникает между пакетами кристаллических решеток глинистых минералов и раздвигает их. Прочность глинистых пород изменяется во времени от начальной в данных условиях до увлажненной породы, также как и изменяется физико-химическое и механическое состояние. Для предупреждения негативных явлений в буровые растворы вводят электролит, приготавливают его на углеводородной основе, применяют известково-битумный раствор.
Горным породам присуща анизотропия механических свойств. Они различно реагируют вдоль и поперек напластования, при сжатии и растяжении.
2.3 УПРУГИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОЛЛЕКТОРОВ
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.