Что такое минимальное горизонтальное напряжение

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Горизонтальное напряжение

Горизонтальные напряжения в горном массиве ( боковой распор) с глубиной изменяются по закону прямой пропорциональности. Терцаги в большей степени, чем методика М. Б. Бродского, связывает давление на крепь с реальной картиной напряженного состояния массива горных пород. [2]

Горизонтальные напряжения в орогенных и субдук-ционных бассейнах могут быть гораздо больше вертикальных. [3]

Существование горизонтальных напряжений , значительно превышающих вертикальные, установлено во многих регионах ( McGar. Такие горизонтальные напряжения, характерные для орогенных бассейнов, особенно сильно сказываются на флюидальном режиме сравнительно неглубоко залегающих ( 1 — 2 км) толщ, где обычно горизонтальные напряжения сильно превышают вертикальные. Кроме того, значительные горизонтальные напряжения являются важным фактором преобразования содержащегося в породах ОВ в углеводороды ( Трофимук и др., 1981; Соловьев, Амурский, 1984), а это также приводит к увеличению давления пластовых флюидов, как уже упоминалось ранее. Поэтому в орогенных осадочных бассейнах чаще, чем в бассейнах другого типа, встречаются АВПД на сравнительно небольших глубинах и величины их в целом значительно больше, чем в других бассейнах. Это, по-видимому, обусловлено тем, что горизонтальные тектонические напряжения не только оказывают непосредственное воздействие на флюидальную систему таких бассейнов ( вдобавок к вертикальным), но также интенсифицируют процессы нефте-и газообразования, которые тоже вносят свой вклад в формирование АВПД. [4]

При бурении горизонтальные напряжения в горных породах у ствола скважины снимаются, в результате ствол скважины сужается до тех пор, пока напряжение на его стенке не станет равным перепаду давления на глинистой корке или нулю, если глинистая корка отсутствует. Если возникающая при этом деформация не превышает значения при пределе упругости горной породы, уменьшение диаметра ствола будет пренебрежимо, малым. [6]

При выполнении упомянутых условий горизонтальные напряжения в породах меньше вертикальных, что, по-видимому, часто имеет место при небольшой глубине залегания, если в разрезе нет пород с пластическими свойствами. [7]

При дальнейшем возрастании внешней силы горизонтальные напряжения т2 по основанию изменят направление на обратное и начнут постепенно увеличиваться. [8]

Коробление листов происходит под действием горизонтальных напряжений , возникающих в листах; напряжения возрастают при набухании целлюлозы в щелочи. [9]

В симметричных тонкостенных сечениях тоже возникают горизонтальные напряжения в полках ти. Но они менее опасны, так как не вызывают кручения балки. Именно поэтому в них не будет кручения. [10]

Давление распространения вертикальной трещины равно сумме порового давления плюс горизонтальное напряжение в скелете породы. Вертикальное напряжение в скелете породы есть разность горного и порового давлений, F — коэффициент, равный отношению горизонтального и вертикального напряжений в скелете породы. [12]

Формула для определения R получена в предположении гидростатического распределения вертикальных и горизонтальных напряжений от собственного веса грунта в пределах сжимаемой толщи основания фундаментов. Поэтому вопрос о гидростатическом напряженном состоянии массива фунта до приложения к нему внешнего давления нуждается в дальнейшей экспериментальной проверке. [13]

Расклинивающий материал подвергается сжимающей силе, равной разности между минимальным горизонтальным напряжением в кровле и давлением флюидов в трещине. При продолжительной эксплуатации скважины пластовое давление падает, а напряжение, которое стремится разрушить расклинивающий материал, растет. [14]

Так, например, в Западно-Канадском бассейне установлена важная роль горизонтальных напряжений , обусловленных региональным сжатием северо-восточного-юго-западного направления. Это зафиксировано обследованием скважин, пробуренных на нефть и газ, с использованием четырехрычагового наклономера. На площади более 300 тыс. км стволы многих скважин оказались асимметричными с удлинением в северо-восточном-юго-западном направлении. [15]

Источник

Ориентация напряжений.

Горное давление вызывает вертикальное напряжение на пласт с результирующими поверхностными горизонтальными напряжениями , зависящими от механических свойств пород. Подземные напряжения превращаются в ориентацию (направление) трёх главных плоскостей напряжений в трёхмерном пространстве, которые все перпендикулярны друг другу (см.рис.2) Имеются (1) максимальное главное напряжение (σмах),(2) промежуточное главное напряжение (σинт),и (3)минимальное главное напряжение (σмин).

Рис.2. Ориентация главных напряжений.

Градиент гидроразрыва по существу эквивалентен минимальному главному напряжению. В условиях нетектонических напряжений максимальное напряжение в вертикальном направлении (σz) действует благодаря горному давлению., а промежуточное и минимальное напряжения (σх и σу) в горизонтальной плоскости и равны между собой.

Когда скважина отклоняется от вертикали , эти напряжения имеет тенденцию делать ствол скважины менее стабильным. и в общем требуется больший вес раствора, в зависимости от прочности породы. Чтобы оценить напряжение в наклонно направленной скважине , полезно превратить главные напряжения в различные ориентации так , чтобы они были радиальны (σR), тангенциальны (σТ), и аксиальны (σА) по отношению к траектории скважины, как это показано на рис.3.

Рис.3.Ориентация напряжений в наклонно-направленной скважине.

Используя эту ориентацию , механическая стабильность пласта может быть рассчитана для данных условий с использованием компьютерной программы Эм-Ай для расчёта напряжений. Как показано на рис.4., может быть сделан график воздействия гидростатического давления на общее дифференциальное напряжение ( тангенциальное минус радиальное ) породы. Различные радиальные углы вокруг ствола скважины показаны для одной стороны от 0 0 до нижней точки ( 90 0 ) и для другой стороны ствола ( от 180 0 ). Если дифференциальное напряжение меньше, чем предел прочности на разрыв (показано как отрицательное число), будет иметь место разрушение при растяжении или гидроразрыв пласта.. Если вес раствора меньше, чем градиент гидроразрыва , гидроразрыв или разрушение пласта будет глохнуть вблизи ствола скважины. Если вес раствора превышает градиент гидроразрыва , будет иметь место потеря циркуляции. Если дифференциальное напряжение больше, чем предел прочности породы на сжатие , будет иметь место растрескивание и разрушение (обвал) ствола скважины или пластическое внедрение ( интрузия)(соль).

Рис.4.Дифференциальное напряжение в наклонно-направленной скважине.

Однажды выполнив этот анализ, может быть рассчитан диапазон безопасного оперирования для плотностей бурового раствора для различных углов и поровых давлений в бурящейся скважине. Результирующее окно стабильной работы для плотностей бурового раствора будет значительно меньше , чем если бы это была вертикальная скважина, как показано на рис.5.

Рис.5. Диапазон плотностей бурового раствора, обеспечивающий стабильность ствола горизонтальной и вертикальной скважин.

| следующая лекция ==>
Поровые и интергранулярные давления. | Напряжённые сланцы.

Дата добавления: 2018-03-01 ; просмотров: 325 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Горизонтальным напряжением

date image2015-07-04
views image770

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

σх=σу=Ргг=λ · ρп · g · Н

ρп— плотность вышележащих горных пород; Н—глубина залегания горизонта;

λ— коэффициент бокового распора(ф. А.Н. Динника):

γ— коэффициент Пуассона, зависящий от продольных и поперечных деформаций породы.

для песчаников и известняков γ= 0,2-0,3;

для упругих пород γ=0,25-0,43.

Для пластичных горных пород (глина, глинистые сланцы, каменная соль) γ=0,5, вследствие чего λ—> 1.

Давление разрыва горных породзависит как от горного давления, так и от прочности горных пород (зависит от типа породы, ее пористости, структуры порового пространства, состава, наличия глин).

Давление разрыва зависит от следующих факторов:

n горного давления Рг;

n проницаемости ПЗС и наличия в ней микротрещин;

n прочности и упругих свойств горной породы;

n структуры порового пространства;

n свойств жидкости разрыва;

n геологического строения объекта;

n технологии проведения ГРП.

Во многих случаях Рр

Приближенные значения для давления разрыва:

для скв. до 1000 м Рр = (1,74-2,57) Рст.

для скв.>1000 м Рр = (1,32-1,97) Рст.,

где Рст – гидростатическое давление столба жидкости, высота которого равна глубине залегания пласта.

ГРП. Условия образования горизонтальной и вертикальной трещины. Основные операции при ГРП. Требования к рабочим жидкостям при ГРП. Условие достижения величины давления разрыва. Признаки момента образования трещины.

ГРП повышает проницаемость ПЗС (создаются искусственные и расширяются естественные трещины – при первичном вскрытии долото взаимодействует с напряженными горными породами, а также при вторичном вскрытии (перфорации).

Образование горизонтальной трещины

Если в призабойную зону скважины нагнетать слабо фильтрующуюся жидкость, то фильтрация начинается в наиболее проницаемые области ПЗС, определяемые наличием трещин. Фильтрация возможна только при определенном перепаде давлений ∆Рф=Рзаб. – Рпл.

В этом случае слабо фильтрующаяся жидкость действует как клин, увеличивая длину и раскрытость горизонтальной трещины.

положительный результат может быть получен только при определенном темпе закачки жидкости разрыва. Минимальный темп закачки жидкости разрыва можно определить в зависимости от: минимальной подачи насосным агрегатом жидкости разрыва для образования горизонтальной трещины, радиуса горизонтальной трещины, ширины трещины на стенке скважины, и вязкости жидкости разрыва.

Образование вертикальной (наклонной) трещины

Если используется не фильтрующаяся жидкость разрыва, то по мере повышения давления закачки напряжение в горной породе возрастает и происходит ее сжатие. Сжатие происходит до определенного предела, определяемого прочностью на сжатие. После превышения этого предела порода не может сопротивляться увеличивающемуся сжатию и растрескивается.

После снятия давления закачки возникают остаточные трещины (трещины разуплотнения), как правило, вертикальной или наклонной ориентации.

Источник

Поделиться с друзьями
Электрика и электроника
Adblock
detector