ПЕРЕЛІК ДИСЦИПЛІН:
  • Адміністративне право
  • Арбітражний процес
  • Архітектура
  • Астрологія
  • Астрономія
  • Банківська справа
  • Безпека життєдіяльності
  • Біографії
  • Біологія
  • Біологія і хімія
  • Ботаніка та сільське гос-во
  • Бухгалтерський облік і аудит
  • Валютні відносини
  • Ветеринарія
  • Військова кафедра
  • Географія
  • Геодезія
  • Геологія
  • Етика
  • Держава і право
  • Цивільне право і процес
  • Діловодство
  • Гроші та кредит
  • Природничі науки
  • Журналістика
  • Екологія
  • Видавнича справа та поліграфія
  • Інвестиції
  • Іноземна мова
  • Інформатика
  • Інформатика, програмування
  • Історичні особистості
  • Історія
  • Історія техніки
  • Кибернетика
  • Комунікації і зв'язок
  • Комп'ютерні науки
  • Косметологія
  • Короткий зміст творів
  • Криміналістика
  • Кримінологія
  • Криптология
  • Кулінарія
  • Культура і мистецтво
  • Культурологія
  • Російська література
  • Література і російська мова
  • Логіка
  • Логістика
  • Маркетинг
  • Математика
  • Медицина, здоров'я
  • Медичні науки
  • Міжнародне публічне право
  • Міжнародне приватне право
  • Міжнародні відносини
  • Менеджмент
  • Металургія
  • Москвоведение
  • Мовознавство
  • Музика
  • Муніципальне право
  • Податки, оподаткування
  •  
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

         
     
    Дослідження і прогнозування стійкості стовбурів горизонтальних свердловин баженовскіх відкладень, буря на депресії
         

     

    Географія

    Дослідження і прогнозування стійкості стовбурів горизонтальних свердловин баженовскіх відкладень, буря на депресії

    Володимир Карєв, к.ф.-м.н., Юрій Коваленко, к.ф.-м.н., Юрій Кулініч, к.ф.-м.н., Інститут проблем механіки РАН, НДЦ «геомеханіки та технологія »

    Розширення обсягів буріння горизонтальних свердловин (ГС) на депресії призводить до виникнення цілого ряду не існували раніше проблем. Зокрема, забезпечення стійкості стовбурів свердловин у продуктивних горизонтах і перекривають їх відкладах при бурінні на депресії.

    В статті наведені результати дослідження даної проблеми, виконаного за замовлення ВАТ «Сургутнефтегаз», стосовно до гірських порід баженовскіх відкладень зі свердловин Ульяновського, Сихтинглорского і Каминского родовищ.

    Привабливість технології буріння свердловин на депресіях значною мірою обумовлена можливістю одержувати мінімальне забруднення призабійної зони пласта частками бурового розчину і тим самим зберігати її природну проникність. Разом з тим при підтримці на вибої свердловини в ході її буріння тиску нижче пластового на перший план виходять питання, пов'язані з деформацією і міцністю гірських порід, стійкістю стовбурів свердловин і т.п. Основним питанням, на яке потрібно відповісти перед початком проводки свердловини на депресії, є питання про те, на якій максимальної депресії можна вести буріння. Відповідь на це питання залежить від багатьох чинників - деформаційних і міцнісних властивостей породи, її анізотропії механічних властивостей, напруг, що виникають в околиці свердловини, геометрії свердловини, тиску на вибої свердловини.

    При яскраво вираженої анізотропії міцнісних та деформаційних властивостей породи найважливішим фактором є орієнтація свердловини щодо осей анізотропії породи. Можлива ситуація, коли при всіх інших однакових технологічних параметрах (тип бурового розчину, депресії на вибої свердловини, швидкості проходки і т.д.) буріння на депресії вертикальних свердловин протікає без ускладнень, а буріння горизонтальних або похилих свердловин становить велику проблемою у зв'язку з втратою стійкості.

    Щоб відповісти на перелічені питання, недостатньо одних теоретичних досліджень. Необхідно мати можливість визначати деформаційні і міцнісні властивості порід для конкретних родовищ і конкретних умов буріння свердловин, що можна зробити лише на відповідному експериментальному обладнанні.

    Постановка завдання, попередні вимірювання і розрахунки

    Мета роботи - визначення величини депресії, при якій можлива втрата стійкості горизонтальних стовбурів свердловин баженовскіх відкладень в процесі буріння на депресії. Дослідження проводилися на унікальній експериментальної установці Інституту проблем механіки РАН - Випробувальної системі тривісного незалежного навантаження (ІСТНН), що дозволяє на зразках породи розміром 5х5х5 см відтворювати реальні напруги, що виникають в породі навколо свердловини в процесі її буріння, освоєння та експлуатації, і дослідити їх вплив на фільтраційні властивості породи. У процесі випробувань зразків вивчався характер їх деформування, руйнування при моделюванні умов зростання депресії на вибої свердловини. Попередньо були визначені швидкості розповсюдження поздовжніх хвиль у досліджуваних породах в трьох взаємно перпендикулярних напрямках.

    В процесі роботи на стенді випробувані за різними програмами тривимірним навантаження 32 зразка породи з продуктивних горизонтів і перекривають їх відкладень.

    Як відомо, до руйнування матеріалів призводять дотичні (зсувне) напруги. При створенні депресії, наприклад у вертикальній НЕ обсадженій свердловині, в порід, що складають стінки свердловини, відбувається такий перерозподіл напруги, при якому напруги, що діють в радіальному напрямку на стінці свердловини, зменшуються на величину депресії, кільцеві (тангенціальні) напруги збільшуються, а напруги, що діють у вертикальному напрямку, залишаються приблизно на тому ж рівні.

    В результаті при збільшенні депресії в породі навколо свердловини відбувається зростання дотичних напружень, що в підсумку може призвести до її руйнування. Зміна напружень в породі поблизу свердловини при зміні величини депресії для різних варіантів конструкції забою показують розрахунки. У простих випадках (відкритий стовбур свердловини) аналітичні, у більш складних (наявність обсадкі, перфораційних отворів, щілин і т.п.) - чисельні, з використанням тривимірних програм розрахунку напружено-деформованого стану. Знайдені умови навантаження породи при зміні величини депресії для різних варіантів конструкції вибою моделюються на зразках з кернового матеріалу з допомогою випробувального стенду ІСТНН.

    Для складання програми навантаження зразків, що відповідає реальним напруг, що виникають навколо ГС при створенні в ній депресій різного рівня, необхідно вирішити два попередні завдання:

    -- встановити вид анізотропії породи, оскільки від цього в разі горизонтальної свердловини багато в чому залежать діючі навколо неї напруги;

    -- визначити пружні модулі породи, що відповідають встановленим увазі анізотропії.

    Для визначення типу анізотропії породи були виміряні швидкості розповсюдження поздовжніх хвиль у виготовлених зразках. Швидкості вимірювалися в трьох взаємно-перпендикулярних напрямках: по осі керна і по двох осях в горизонтальній площині. Виміри проводилися на спеціальній установці, що представляє собою два датчики-генератора ультразвукових хвиль, між якими встановлювався досліджуваний зразок. Для візуалізації результатів вимірювань електричні сигнали з обох датчиків виводилися на осцилограф. Між датчиками-генераторами пропускалися хвилі завдовжки 5 мм, частотою 1,25 МГц і визначалося час проходження хвиль через зразок і затухання амплітуди коливань.

    Швидкості розповсюдження поздовжніх хвиль в горизонтальній площині по осях 2 і 3 виявилися практично однаковими. Швидкість поширення поздовжніх хвиль у вертикальному напрямку, тобто по осі 1, опинилася в 1,2-1,8 рази менше, ніж у горизонтальному.

    Отримані результати дозволили зробити висновок, що досліджувана порода, по-перше, є істотно анізотропної і, по-друге, за своїми властивостями близька до трансверсально ізотропної середовищі, тобто середовищі, властивості якої в площині Ізотропія (в даному випадку в горизонтальній площині) однакові, а в вертикальному напрямку вздовж осі Ізотропія (осі керна) - відмінні.

    В час вимірювання швидкостей поздовжніх хвиль був отриманий ще один цікавий результат: коефіцієнт затухання амплітуди хвиль у вертикальному напрямку був дуже великим і перевершував коефіцієнт затухання амплітуди хвиль у горизонтальному напрямку на порядки. Цей факт свідчить про значну тріщинуватості породи в горизонтальному напрямку, тобто порода являє собою свого роду «листковий пиріг». Про це ж свідчить і що спостерігалося при виготовленні зразків дискування керна при різанні його алмазними колами, оскільки наявність горизонтальної тріщинуватості призводить до значного зниження міцності породи на зрушення в горизонтальних площинах.

    Деформування трансверсально-ізотропного пружного матеріалу характеризується п'ятьма незалежними пружними константами:

    -- E, E'-модулі Юнга в площині Ізотропія і перпендикулярно їй;

    -- v, v'-коефіцієнти Пуассона у площині Ізотропія і перпендикулярно їй;

    -- G'-модуль зсуву для будь-якій площині, перпендикулярній площині Ізотропія.

    Для визначення пружних властивостей породи були спеціально виготовлені 4 зразка - два зразка з скв. № 3303 Сихтинглорского родовища і два зразки з скв. № 3304 Ульяновського родовища. Особливістю зразків, призначених для визначення пружних модулів породи, є висока точність їх виготовлення: непаралельність протилежних граней зразка не перевищувала 1-2 мкм.

    Напруги і деформації для трансверсально-ізотропного матеріалу з урахуванням розташування осей зв'язані наступними рівняннями:

    (1)

    (2)

    (3)

    (4)

    (5)

    , (6)

    де:

         
     
         
    Реферат Банк
     
    Рефераты
     
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

     

     
     
     
      Все права защищены. Reff.net.ua - українські реферати !