Ответы КР1 Лосев РГУНГ

Определение динамических и статических упругих модулей, а также прочностных свойств пород. Для этого используют различные формулы:

В формулах статических модулей (дельта) обозначает, что значение берётся не для всей испытанной нагрузки и деформации, а только для её части.

Это нужно для получения более точных данных.

Также εr – боковая деформация, εa – осевая деформация, σ1 – осевое напряжение, σ3 – обжимное напряжение

9. Что такое вертикальное напряжение, откуда берутся горизонтальные

напряжения?

Вертикальное напряжение — это напряжение, действующее

перпендикулярно свободной поверхности (поверхности Земли).

В грунтоведении под вертикальным напряжением понимают напряжение

вмассиве грунта на определённой глубине от веса вышележащих слоёв грунта.

Вертикальное напряжение в породном массиве изначально связано с

гравитацией и равно весу покрывающей породы. Оно может варьироваться от места к месту с локальными проявлениями.

Горизонтальные напряжения в горном массиве в основном

имеют тектоническое происхождение. То есть они относятся к земной коре и макропроцессам, которые в ней происходят.

Также горизонтальные напряжения могут возникать под действием механических напряжений, вызываемых полем тяжести Земли,

и температурных напряжений, вызываемых повышением температуры пород в земной коре с глубиной. В этом случае эффективные горизонтальные напряжения являются суммой механических и температурных напряжений и являются функцией не только объёмной массы пород, но и геоградиента температуры, а также упругих свойств пород.

Откуда берутся:

Вертикальные:

Горизонтальные:

Диагенез — это процесс превращения осадка в осадочную породу при уплотнении в верхней зоне земной коры. (уплотнение слоёв может вызывать новые горизонтальные напряжения)

Изменение температуры и давления пород: из-за него может возникать метаморфизм пород, приводящий к созданию новых напряжений

Антропогенный фактор: строительство скважин и шахт может изменять напряжённое состояние горных пород, вызывая создание и/или изменение горизонтальных напряжений.

10. Как рассчитывается вертикальное напряжение?

11. Гидростатическое давление.

Гидростатическое давление — это давление, определяемое весом столба раствора выше рассматриваемого сечения, приходящегося на единицу площади.

Величина гидростатического давления обусловлена двумя величинами:

глубиной скважины (чем больше глубина, тем больше гидростатическое давление) и плотностью бурового раствора (чем больше плотность раствора в скважине, тем больше гидростатическое давление). Сила притяжения на поверхности Земли условно постоянная (очень незначительно меняется в зависимости от точки планеты)

12. Поровое давление, аномально пониженное, аномально повышенное.

Поровое давление — это давление жидкости или газа в порах пород-

неколлекторов, пород-покрышек. В нормальных условиях оно равно гидростатическому давлению столба пресной воды.

Аномально пониженное поровое давление (АНПД) возникает, когда давление меньше гидростатического. Например, такое явление может происходить при добыче нефти, газа и воды, если не происходит восполнение отбираемых из пласта флюидов. Поверхностный признак АНПД — проседание земной поверхности.

Аномально повышенное поровое давление (АВПД) возникает, когда давление превышает гидростатическое. Например, это может происходить,

когда глинистые породы на больших глубинах испытывают геостатическое давление вышележащих слоёв. Это приводит к уплотнению пород,

уменьшению их пористости и проницаемости, в результате чего поровый флюид не успевает вытесняться под действием геостатического давления и,

оставаясь в порах, принимает на себя часть геостатической нагрузки.

Недоуплотнение пород – при уплотнении осадочных пород удаление излишков воды может происходить слишком медленно, в результате чего порода становится недоуплотнённой и жидкости приходится воспринимать давление на себя, вместо скелета породы, так проявляется АВПД.

Разгрузка – это процесс, при котором подземные воды выходят из водоносного пласта в вышележащие пласты. Так подземные воды могут разгружаться в породу-коллектор, создавая АВПД.

Эвапоритовые отложения - хемогенные отложения, которые образуются в результате интенсивного или полного выпаривания растворителя (воды). К

ним относятся различные солевые породы. Не нашел, как они вызывают АВПД. Скорее всего при выпаривании оставшаяся жидкость сильно сжимается под действием выпадающей соли.

Преобразование органического вещества – его катагенез – то есть процесс метаморфоза горной породы, в данном случае превращения органического вещества в углеводороды, которое сопровождается ростом давления и температуры в связи с особенностями процесса.

Тепловое расширение воды – при увеличении температуры растёт активность частиц воды, происходит её незначительное расширение, что вместе приводит к росту давления в порах.

Диагенез глин – простыми словами их уплотнение – поровое пространство уменьшается, что приводит к росту давления в порах.

Осмотические явления – это явления выравнивания концентраций через оболочку, проницаемую лишь в одну сторону. Таким образом в породу коллектор может проникать пластовая вода, вызывая возникновение АВПД.

13. Какие риски возникают при бурении через истощенный пласт или в

зоне АВПД?

Аномально низкие пластовые давления (АНПД) — это пластовое давление залежи, которое меньше условного гидростатического давления для точки кровли пласта, характеризующей её вертикальное расстояние от уровня моря.

Аномально высокое пластовое давление (АВПД) — это давление,

действующее на флюиды (воду, нефть, газ), содержащиеся в поровом пространстве породы, величина которого отличается от нормального

(гидростатического).

14. Три режима напряжений.

Три режима напряжений по контуру скважины в зависимости от тектоники:

1. Реверсивный или взбросовый режим напряжений

(REVERSE). Вертикальное напряжение наименьшее. Горизонтальные напряжения на заданной глубине будут наибольшими, при этом

изменяясь в зависимости от направления. Наклонные скважины в таком случае лучше бурить в сторону максимального напряжения для минимизации осыпей и обвалов. Наиболее безопасно бурить скважины в сторону максимальных горизонтальных напряжений и выходить на угол наклона более 45 градусов. При этом обвалообразованию в большей степени будут подвержены верхние и нижние стенки скважины, нежели боковые. Вертикальные скважины в этом режиме наименее стабильны из-за сочетания на её стенках максимального и минимального главных напряжений. (По критерию прочности небольшие нормальные напряжения совпадут с максимальными тангенциальными что может вызвать разрушение).

Режим часто приурочен к условиям подножья или склонов горных поднятий, имеющих вид хребтов.

2.Сдвиговый режим напряжений (STRIKE-SLIP). В нём одно из горизонтальных напряжений максимальное, а другое минимальное, в

то время как вертикальное находится между ними. Для этого режима лучшей устойчивостью обладают горизонтальные скважины,

проходящие в направлении максимального горизонтального напряжения. Допустимо отклонение по азимуту скважины до 30° от направления максимального горизонтального напряжения. Отличие от первого режима в том, что обвалообразованию при таком бурении будут в большей степени подвержены боковые стенки, а не верхняя и нижняя. Обычно приурочен к платформам и поднятиям, имеющим вид нагорий или плато (плоская форма поднятого рельефа).

3.Нормальный или сбросовый режим напряжений (NORMAL). В этом режиме вертикальная скважина обладает большей устойчивостью по сравнению с наклонными. Это происходит из-за максимального вертикального напряжения. То есть при бурении вертикально совмещаются максимальное осевое напряжение с небольшим тангенциальным что по критерию прочности является наиболее оптимальным вариантом из возможных. Обычно приурочен к

пескопроявления.

Ориентация горизонтальных напряжений оказывает значительное

влияние на различные стадии разработки месторождений, например:

—оптимальный азимут горизонтального участка буримых скважин (с точки зрения устойчивости при бурении);

—оптимальный азимут скважины (с точки зрения последующего проведения МГРП);

—подбор ориентации перфорационных отверстий (с точки зрения минимизации вероятности пескопроявления);

—определение ориентации реактивируемых разломов и трещин.

16. Как определить пределы максимального и горизонтального

напряжения?