WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Анализ особенностей напряженного состояния горных пород вокруг горизонтальной скважины показал, что наиболее опасным с точки зрения гидроразрыва является вертикальное направление. Получена следующая формула для расчета давления гидроразрыва из условия его предупреждения ргр.в = 0,5с(3 + 31н) + рп(1 – с), (43) где ргр.в – расчетное давление гидроразрыва в вертикальном направлении Формула (43) применима при непроницаемой (закольматированной) стенке скважины. Гипотеза, положенная в основу этой формулы, требует экспериментальной промысловой проверки.

В шестом разделе приведены результаты разработки методов определения коэффициента бокового распора и прогнозирования открытия поглощения с заданной вероятностью в результате гидроразрыва.

Полученные аналитические зависимости (11) и (12) для определения параметров уравнения (10) позволили решить задачу об определении коэффициента бокового распора по данным измерений давления гидроразрыва. Для этого по выборке вертикальных скважин необходимо определить статистические характеристики входящих в названные зависимости параметров. Вначале по каждой скважине найти расчетное значение р по формуле ргр - рп (1+ ср - 2с2 ) р Р =. (44) 2ср ( рг - рп + срп ) В формуле (44) ср определена по результатам определения пористости в каждой скважине, по которым определена соответствующая величина mр:

mр = m + 1,03 sm, где m и sm – среднее арифметическое и среднее квадратическое отклонение полной пористости в долях единицы. Значения р по каждой скважине рассматриваются как члены вариационного ряда, для которого определяются его характеристики и коэффициент вариации wр.

Определение характеристик коэффициента бокового распора проводится при допущении, что коэффициенты вариации расчетных значений р и значений коэффициента бокового распора равны, т.е. wр = w. Тогда р = ; s = wр, 1 - twр где t - параметр распределения Стьюдента.

Рассмотренный способ определения коэффициента бокового распора разработан в соавторстве с Р.А. Исмаковым, А.Н. Поповым и М.А. Поповым и оформлен в виде заявки на изобретение (заявкa № 2000115089/03/(014830) от мая 2000 г.).

С точки зрения предупреждения поглощения основной интерес представляют не средние значения, а нижняя граница давлений гидроразрыва с заданной вероятностью. Для этого в формулы для определения параметров уравнения (10) предлагается подставлять прогнозные значения доли скелета и коэффициента бокового распора, определяемые по первым пробуренным скважинам, сп = с - sc tп ; (45) п = - s tп, (46) где tп – параметр нормального распределения. Анализ промысловых данных показал, что следует принять tп = 1,51.

Проверка корректности предлагаемого метода определения зависимости ргр.п от рп, проведенная относительно данных А.П. Сельващука и др. об испытаниях продуктивных пластов Ефремовского месторождения на гидроразрыв, показала, что отклонения не превышают 3% и свидетельствует о достаточно высокой точности прогнозирования.

Заключение Выполненные исследования представляют собой научно обоснованные технологические разработки, обеспечивающие решение важных прикладных задач совершенствования расчетных методов определения предельных давлений в вертикальных и горизонтальных скважинах из условий упругого состояния их стенок и предупреждения открытия поглощения в результате гидроразрыва. Новые результаты получены за счет уточнения расчета параметров модели пористой горной породы, использования уточненных статистических упругих и прочностных характеристик пород и учета проницаемости стенок скважины.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 1. Уточнено и проверено по промысловым данным математическое описание компонент естественных напряжений в скелете горной породы как в условиях залегания, так и в стенке скважины, и установлен вид зависимости доли скелета от общей пористости горной породы в ее опасном сечении с точки зрения разрушения.

2. Экспериментально подтверждена статистическая значимость масштабного эффекта при определении предела текучести горных пород по штампу. Зависимость величины предела текучести по штампу от величины обратной диаметру штампа (1/d) адекватно аппроксимируется полиномами второй или третьей степени. В прочностных расчетах стенок скважины целесообразно использовать показатель предела текучести по штампу, приведенный к диаметру штампа d = 50 мм. Показана принципиальная возможность его определения по данным испытаний горных пород при вдавливании штампов диаметром от 1,до 5,0 мм.

3. Обоснована и подтверждена анализом экспериментальных данных других исследователей необходимость введения эквивалентного значения коэффициента Пуассона при использовании предела текучести по штампу для построения предельных зависимостей (паспортов прочности) по обобщенному условию прочности Мора и по теории прочности Мора-Кулона горных пород.

Показано, что при прочностном расчете стенок скважины теория прочности Мора-Кулона предпочтительней обобщенного условия прочности Мора.

4. Характер разрушения горных пород стенок скважины при превышении в ней нижнего и верхнего предельных давлений, ограничивающих область упругого состояния стенок, принципиально не отличается, а поэтому при выборе плотности бурового раствора необходимо учитывать оба названных давления.

5. Снижение во времени прочности горных пород, слагающих стенки скважины, приводит к быстрому сужению области предельных давлений бурового раствора вплоть до пересечения зависимостей предельных давлений от коэффициента длительной прочности. Абсцисса точки пересечения соответствует допустимой величине снижения прочности горной породы, обеспечивающей ее упругое состояние.

6. Уточнены формулы для расчета предельных давлений в вертикальных и горизонтальных скважинах из условия сохранения стенок в упругом состоянии с заданной вероятностью для случаев непроницаемой и проницаемой стенок скважины.

7. Показаны особенности возникновения растягивающих напряжений в стенках горизонтальных и наклонных скважин и предложены формулы для расчета условий их предупреждения. Показано, что предупредить появление растягивающих напряжений в стенках наклонной скважины можно путем ограничения угла ее искривления.

8. Предложен и обоснован способ определения статистических характеристик коэффициента бокового распора по данным испытаний пластов на гидроразрыв в комплексе с определением пластового и геостатического давлений и геофизическими исследованиями по определению пористости горных пород и проницаемости стенок скважины.

9. Уточнены методы расчета давления открытия поглощения в результате гидроразрыва на основании определения прогнозного значения коэффициента бокового распора по данным испытаний на гидроразрыв первых пробуренных на месторождении скважин, и статистических характеристик пористости слагающих пласт горных пород.

10. Результаты исследований, выполненных при работе над диссертацией, существенно расширяют современные представления о механических процессах в пористых горных породах при вскрытии их скважинами и возможности расчетных методов прогнозирования осложнений при бурении. Они вошли в учебное пособие "Прочностные расчеты стенок скважины в пористых горных породах" (авторы А.Н. Попов и Н.Н. Головкина) для студентов-буровиков и слушателей ИПК.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Попов А.Н., Головкина Н.Н. Прочностные расчеты стенок скважины в пористых горных породах: Учебное пособие для студентов вузов. - Уфа: Издво УГНТУ, 2001. – 70 с.

2. Попов А.Н., Спивак А.И., Попов М.А., Головкина Н.Н. Определение прочностных характеристик горных пород с учетом масштабного эффекта // Научно-технические достижения и передовой опыт в нефтегазовой промышленности: Сб. науч. тр. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 1999. – С.95 – 101.

3. Попов А.Н., Головкина Н.Н. Модель пористой горной породы для расчета компонент напряжений на стенках скважины и давления их самопроизвольного разрыва в процессе бурения // Известия вузов. Нефть и газ. – 1999. - №- С.29 -34.

4. Попов А.Н., Головкина Н.Н. Определение доли площади скелета по промысловым данным для прочностных расчетов стенки скважины // Второй междунар. Симп. «Наука и технология углеводородных дисперсных систем»: Сб.

науч. тр. - Уфа: Изд. «Реактив», 2000. – С.124 –126.

5. Головкина Н.Н. Особенности масштабного эффекта. // V Междунар. Науч.

симп. им. Академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр»: Сб.

докл. – Томск: ТПУ, 2001. – С. 114 – 116.

6. Попов А.Н., Головкина Н.Н. Особенности напряженного состояния горных пород в окрестности горизонтальной скважины // Третий конгресс нефтепромышленников России. Секция Н «Проблемы нефти и газа»: Науч. тр. – Уфа: Изд. «Реактив», 2001. – С. 97 – 98.

7. Головкина Н.Н. Прочностные характеристики горных пород с учетом масштабного эффекта // Третий конгресс нефтепромышленников России. Секция Н «Проблемы нефти и газа»: Науч. тр. – Уфа: Изд. «Реактив», 2001. – С.

99 – 100.

8. Попов А.Н., Головкина Н.Н., Попов М.А. Предупреждение разрушения стенок горизонтальной скважины под действием растягивающих напряжений // Актуальные проблемы проектирования, производства и эксплуатации изделий машиностроения: Сб. докл. Всеросс. науч.- техн.конф. - Самара: УГЛ СФМГУП, 2001. – С. 150 - 153.

9. Попов А.Н., Исмаков Р.А., Головкина Н.Н. Расчет условий упругого состояния стенок горизонтальной скважины // Актуальные проблемы проектирования, производства и эксплуатации изделий машиностроения: Сб. докл. Всеросс. науч.- техн.конф. - Самара: УГЛ СФМГУП, 2001. – С. 153 – 158.

Соискатель Н.Н. Головкина

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»