М
ИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
УФИМСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Механика сплошных сред Учебно-методическое пособие
для студентов заочной дистанционной формы
обучения специальности 090800
«Бурение нефтяных и газовых скважин»
УФА 2003
В учебно-методическом пособии изложены методики расчета предельной зависимости для горной породы в соответствии с теорией прочности Мора-Кулона, прочностного расчета стенок скважины и выбора плотности бурового раствора. Решение задач рассмотрено из условий сохранения горных пород, слагающих стенки, в упругом состоянии и предупреждения осложняющего бурение гидравлического взаимодействия в системе "скважина-пласт" в процессе проходки ствола скважины.
Пособие предназначено для студентов специальности "Бурение нефтяных и газовых скважин" и может быть полезным инженерам, занимающимся вопросами предупреждения осложнений при бурении скважин.
Составители: Попов А.Н., проф., д-р техн. наук
Исмаков Р.А., канд. техн. наук
Рецензент Чуктуров Г.К., доц., канд. техн. наук
Согласовано:
Зав. кафедрой "Нефтегазопромысловое оборудование", проф. Ю.Г. Матвеев
Зам. декана УЗФ по дистанционному обучению, доц. Э.В. Писаренко
© Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2003
Введение
Целью расчетных домашних заданий является приобретение студентами практических навыков решения технологических задач бурения с использованием знаний, полученных при изучении "Механики сплошных сред".
Расчетные задания включают следующие задачи:
1) определение статистических характеристик показателей механических свойств горных пород; 2) расчет естественных давлений и напряжений в горной породе как двухкомпонентной среде, расчет предельной зависимости для горной породы заданного интервала бурения (пласта) по теории прочности Мора-Кулона; 3) обоснование плотности бурового раствора из условий сохранения стенок скважины в упругом состоянии с учетом длительной прочности горной породы, предупреждения притока пластового флюида в скважину и открытия поглощения в результате гидроразрыва пласта.
Исходные данные для решения задач:
интервал бурения, м;
литология интервала (пласта);
средняя плотность вышележащих горных пород, , г/см3;
относительное пластовое давление, p' ;
ожидаемые колебания давления бурового раствора в скважине, рс, МПа.
Задание содержит таблицу показателей механических свойств горной породы в виде вариационных рядов по глубине бурения от кровли до подошвы пласта:
сж – предел прочности породы при одноосном сжатии, МПа;
р0 - предел текучести горной породы по штампу, МПа;
- коэффициент Пуассона;
т - общая пористость горной породы в долях единицы.
Расчеты выполняются по общему для всех задач индивидуальному заданию. При этом результаты решения предыдущей задачи являются дополнительным исходными данными для решения последующей задачи. Каждая задача должна заканчиваться выводом в виде подведения итогов расчета.
Оформление домашних заданий должно соответствовать требованиям, предъявляемым к техническим расчетам.
1. РАСЧЕТ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОКАЗАТЕЛЕЙ
МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРНОЙ ПОРОДЫ
В задании приведены показатели механических свойств горной породы интервала, измеренные на образцах, представляющих случайную выборку равномерно распределенную по глубине. Показатели образуют вариационные ряды значений соответствующих случайных величин (показателей свойств).
В вариационный ряд каждого показателя могут попасть маловероятные значения, обусловленные грубыми ошибками при измерениях или при подборе образцов породы. Эти значения необходимо исключить до определения характеристик вариационного ряда. Маловероятными могут быть либо самые большие, либо самые маленькие значения. Поэтому все значения каждого ряда необходимо переписать в порядке возрастания ( проранжировать ряды):
х1 ≤ х2 ≤ х3 ≤…≤ xi ≤ …≤ xn-2 ≤ xn-1 ≤ xn , (1)
где n – число членов вариационного ряда. Далее выполнить расчеты по схеме, приведенной в табл. 1.
Таблица 1