Прогнозирование устойчивого состояния горной породы
Давление обрушения – максимальное давление, при котором в окрестности стенки скважины наблюдаются нарушения сдвигового типа. Определить давление разрушения можно, используя различные критерии разрушения (Кулона-Мора, Моджи-Кулона, Ладе и другие).
Режим деформирования и разрушения породы отражается траекторией напряжений на диаграмме деформирования и разрушения, по которой можно спрогнозировать поведение породы при различных вариантах нагружения.
Таким образом, для прогнозирования устойчивости горной породы необходимо измерить её свойства при различных режимах нагружения, затем выбрать подходящий критерий разрушения для данных пород (который наиболее точно соответствует фактическим данным) и в результате решения уравнений получить оценку интервала давлений в скважине, при которых горные породы устойчивы.
Определение эцп с учётом геомеханического поведения породы на стенках скважины.
Для определения безопасного диапазона ЭЦП необходимо рассчитать несколько случаев:
1. Возникновение ГНВП (определяется пластовым давлением);
2. Осыпание и/или обрушение стенок ствола скважины (рассчитывается на основании критериев разрушения породы);
3. Поглощение бурового раствора (рассчитывается на основании критериев раскрытия микротрещин);
4. Интенсивное поглощение раствора (рассчитывается на основании критериев образования трещин гидроразрыва).
Таким образом, на определение безопасного диапазона ЭЦП влияет три варианта геомеханического поведения породы (2, 3 и 4).
Второй случай: давление обрушения – максимальное давление, при котором в окрестности стенки скважины наблюдаются нарушения сдвигового типа.
Третий
случай: давление раскрытия микротрещин
равно минимальному горизонтальному
напряжению (
Четвертый случай: давление образование трещин – минимальное давление, при котором в окрестности стенки скважины наблюдаются нарушения разрывного типа.
В итоге безопасные значения ЭЦП лежат в диапазоне между давлением, при котором наблюдается ГНВП и осыпание/обрушение стенок скважины, и давлением, при котором происходит поглощение бурового раствора.
Основные факторы, препятствующие движению пластовых флюидов к скважине.
1. Термодинамическая неуравновешенность пластовых и забойных условий (снижение подвижности пластовых флюидов);
2. Проникновение дисперсионной среды различных растворов;
3.Снижение проницаемости и пористости при увеличении эффективного напряжения;
4. Набухание частиц глинистого цемента;
5. Впадение и отложение осадков (соли, асфальтено-смоло-парафиновые составляющие и т.п.);
6. Изменение фазовых проницаемостей;
7. Изменение смачиваемости пород пласта.
Методы борьбы с выносом песка.
Методы борьбы с выносом песка из пласта многообразны и отличаются подходами к решению проблемы:
1. Изоляция, выведение из дренирования или консолидация несцементированных зон продуктивного пласта (смолы для консолидации песка и песчано-смолистые составы, термические и термохимические способы, а также металлизация).
2. Использование забойных фильтров.
3. Создание проницаемой среды между продуктивным пластом и обсадной колонной или фильтром-хвостовиком (проницаемые полимерные и тампонажные композиции, намывные гравийные фильтры, перфарационные каналы или трещины гидроразрыва, заполненные проппантом).
4. Оптимизация режимов работы эксплуатации для сокращения выноса песка.