Современные нефтегазовые технологии Вопросы к экзамену 2025
Для чего необходимо геомеханическое моделирование?
Нефтегазовая геомеханика – инженерная дисциплина, позволяющая количественно описать реакцию горной породы на изменение напряжения, давления, температуры и др.
Разработка комплексной геомеханической модели пласта (и вышележащих формаций) обеспечивает основу для решения широкого круга проблем, возникающих в течение всего цикла разработки месторождения углеводородов. Геомеханика охватывает вопросы, возникающие во время разведки и оценки месторождений, такие как прогноз порового давления, нефтенасыщенных интервалов и возможность активации (или проницаемости) разломов, во время проектирования разработки месторождения, когда инженеры должны добиться стабильности стволов скважин путем определения оптимальной траектории, конструкции скважин, программы использования буровых растворов, а геологи — прогнозировать анизотропию проницаемости на месторождениях с трещинным типом коллекторов, во время освоения и разработки месторождения, когда требуется выбор оптимальных методик заканчивания скважин, прогноз изменений характеристик залежи в процессе добычи и оценка технологий, таких как повторный гидроразрыв для оптимизации общей добычи и во время вторичных и третичных фаз повышения добычи путем оптимизации заводнения пласта и воздействия паром.
Касаемо бурения, цель: разработка рекомендаций для безаварийного бурения скважин, исключение рисков нестабильности, минимизация осложнений, снижение непродуктивного времени, повышение эффективности строительства скважины.
Что такое тензорная величина?
Тензорная величина – совокупность напряжений, действующих на трёх взаимно перпендикулярных гранях параллелепипеда – три нормальных напряжения, 6 касательных напряжений.
В терминах механики сплошных сред напряжение, действующее на однородное изотропное тело на глубине, описывается как тензор второго порядка с девятью компонентами.
Тензор напряжений может быть определен в любой координатной системе, ориентированной произвольным образом. В произвольной системе координат тензор напряжений описывается 9 величинами. В трех ортогональных плоскостях действует одно нормальное и два сдвиговых напряжения. Тензор главных напряжений описывается 3 величинами, все сдвиговые напряжения равны нулю, а нормальные напряжения максимальны
Что такое напряжение, деформация?
Напряжение — это тензор, который описывает плотность сил, действующих на все поверхности в точках приложения. В терминах механики сплошных сред напряжение, действующее на однородное изотропное тело на глубине, описывается как тензор второго порядка с девятью компонентами.
Деформация – это тензорная величина, объясняющая изменение размеров и формы тела (или части тела) под действием внешних сил относительно изначальных размеров и формы. Она может быть нормальная и сдвиговая. Нормальная отвечает за изменение размера тела, сдвиговая – за изменение формы тела.
В отличие от напряжения деформацию можно увидеть.
Главные, нормальные и касательные напряжения и деформации.
Главные напряжения — это нормальные напряжения, действующие по главным площадкам, то есть площадкам, на которых отсутствуют касательные напряжения. В каждой точке тела имеются, по крайней мере, три главные площадки, причём они всегда взаимно перпендикулярны. Главные напряжения принято обозначать так, чтобы наибольшее из них (алгебраически) имело индекс «1», а наименьшее — индекс «3».
Нормальные напряжения обозначают буквой σ с индексом, соответствующим нормали к площадке, на которой они действуют. Растягивающее нормальное напряжение принято считать положительным, а сжимающее нормальное напряжение — отрицательным.
Касательные напряжения обозначают буквой τ с двумя индексами: первый соответствует нормали к площадке, а второй — направлению самого напряжения (или наоборот).
Деформации, возникающие в точке тела, когда на гранях элемента действуют нормальные и касательные напряжения, включают относительные линейные деформации и угловые деформации. Совокупность относительных удлинений и углов сдвига для любых направлений, проведённых через точку тела, называется деформированным состоянием в точке.
