Ответы КР1 Лосев РГУНГ

Для определения пределов максимального и горизонтального напряжения

можно использовать следующие методы:

1.По данным сейсмогеофизических исследований. Строят структурную карту залежи и определяют большую и малую оси месторождения. По результатам изучения кернового материала, отобранного при бурении опорных скважин, находят минимальное горизонтальное напряжение горных пород. Максимальное горизонтальное напряжение определяют,

исходя из его зависимости от соотношения величин большой и малой осей месторождения и величины минимального горизонтального напряжения.

2.По данным инклинометрии вертикальных скважин. Метод основан на правиле течения жидкости и электрического тока — по пути наименьшего сопротивления. Естественное отклонение ствола условно вертикальной скважины совпадает с направлением действия максимального горизонтального напряжения.

3.С использованием двух соседних вертикальных скважин. В одной из них перфорацию производят в направлении минимального горизонтального напряжения и в процессе разрыва определяют давление разрыва, а в другой скважине перфорацию делают в направлении максимального

напряжениями посредством применения деформаций на границах модели.

Некоторые этапы расчёта:

1.Определение направлений горизонтальных напряжений. Это позволяет оценить основные направления потенциальных обрушений, а

также направление оптимального азимута бурения с точки зрения стабильности ствола скважины, в особенности, при бурении наклонных или горизонтальных скважин. Определяются с помощью множества способов (профилеметрия, имеджеры, тектоника и тд)

2.Создание трёхмерной сетки. На неё переносят петрофизические,

упруго-механические, прочностные и другие данные по опорным скважинам.

3.Создание трёхмерной геомеханической модели всего массива месторождения — от дна моря до акустического фундамента. Модель согласуют со всеми имеющимися данными.

4.Определение региональной компоненты горизонтальных напряжений. Она возникает как реакция среды на приложенные граничные нагрузки.

5.Расчёт конечно-элементной модели напряжённого состояния под

воздействием всех видов нагрузки, что даёт полный тензор напряжений.

Также для определения величины максимального горизонтального напряжения в нефтегазовых пластах используют способ с использованием двух соседних вертикальных скважин. В одной из них перфорацию производят в направлении минимального горизонтального напряжения и в процессе разрыва определяют давление разрыва, а в другой — в направлении максимального горизонтального напряжения и в процессе разрыва определяют давление разрыва и давление закрытия незакреплённой трещины, после чего по данным параметрам рассчитывают величину максимального горизонтального напряжения.

18. Влияние разломов и диапиров на напряжения.

Диапир (от греч. διαπείρω – протыкать, пронзать), - положительная струк-

тура земной коры или кровли мантии Земли, возникающая в результате

инверсии плотности, когда более лёгкая толща горных пород залегает под более тяжёлой. В ходе геологических процессов эти залежи начинают выталкиваться на поверхность, образуя антиклинали и изменяя напряженное состояние горного массива.

Разломы и диапиры влияют на напряжения следующим образом:

Разломы определяют ширину разломных долин. Условия сжатия приводят к сужению, а растяжения — к расширению разломных долин. Кроме того, в силу криволинейности очертаний под давлением движущихся литосферных плит межразломные хребты испытывают продольные

(вдоль разлома) напряжения сжатия и растяжения.

Разлом – свободная поверхность, главные напряжения параллельны или нормальны к его плоскости

Диапиры могут способствовать дополнительной деформации в рамках сейсмического цикла. Например, в областях термических диапиров,

связанных с зонами субдукции и часто расположенных в переходных зонах от континента к океану, преобладает роль вязких напряжений.

Диапир – в ходе геологических процессов он выталкивается через горные породы на поверхность, образуя антиклинали и меняя напряжённое состояние горного массива

Раздел 3

1. Пластовые и околоскважинные напряжения.

Пластовые напряжения — это естественные напряжения в породах на достаточном удалении от скважины. Основными факторами, определяющими их концентрацию, являются вес вышележащих пород (горное давление), тектонические напряжения и давление, поддерживаемое на скважине (при бурении — давление бурового раствора).

Околоскважинные напряжения — это напряжения в малой окрестности скважины (до нескольких её радиусов), которые возрастают до нескольких раз по сравнению с естественными напряжениями, действующими в породах на достаточном удалении от скважины.

Околоскважинные напряжения находятся в прямой зависимости от дальних пластовых напряжений, а также от близости к скважине точки, где производится расчёт, от нахождения самой скважины и азимутального расположения относительно направления действия максимального горизонтального напряжения.

2.Распределение концентрации напряжений вокруг стенок скважины.

ЛУИ материал – линейно-упругий изотропный материал

3. Расчет околоскважинных напряжений, уравнение Кирша.

4.Условие разрывных нарушений, если порода порвется, то в каком азимуте будеттрещина?

Условием разрывных нарушений является превышение ЭЦП над давлением начала трещинообразования и далее давления ГРП

В азимуте минимальных напряжений происходят вывалы и обвалы,

а в азимуте максимальных напряжений создаются трещины и происходит гидроразрыв пласта

5. Условие обрушений стенок скважины.

Обрушения стенок скважины происходят в определённых геологических условиях при наличии пластичных, сыпучих, раздробленных и крутозалегающих пород, а также пород, разбухающих и расслаивающихся при механическом и физико-химическом воздействии буровых растворов.

Одна из основных причин — достижение породами предельного напряжённого состояния в приствольной зоне скважины. При внезапной потере промывочной жидкости уменьшается гидростатическое давление на стенки скважины, в результате чего последние обрушаются. Либо обрушение вызвано изначальной недостаточной плотностью БР

Также обрушения могут возникать в результате:

Механического воздействия бурильного инструмента на стенки скважины.

Действия тектонических сил, обусловливающих сжатие пород. Горное давление при этом значительно превышает давление со стороны столба бурового раствора.

6. Что такое эквивалентная плотность бурового раствора?

ЭЦП в бурении — это эквивалентная циркуляционная плотность. Она представляет из себя плотность бурового раствора, создающего давление без циркуляции (гидростатическое давление), соответствующее сумме гидростатического и гидродинамического давления в конкретной точке скважины на растворе нынешней плотности при выбранном режиме циркуляции.

Она используется для сравнения забойного давления в динамических условиях с градиентом пластового давления, давления ГРП и плотностью бурового раствора.