Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Топ:
Оценка эффективности инструментов коммуникационной политики: Внешние коммуникации - обмен информацией между организацией и её внешней средой...
Выпускная квалификационная работа: Основная часть ВКР, как правило, состоит из двух-трех глав, каждая из которых, в свою очередь...
Интересное:
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Дисциплины:
2017-09-28 | 439 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Использование описанных выше общих соотношений механического взаимодействия горных пород и фильтрующихся в них жидкостей покажем применительно к деформации пород вблизи скважин или стволов шахт, а также при изучении влияния деформации пород на процесс фильтрации жидкости в условиях неупругих режимов пластов.
Выше была рассмотрена деформация непроницаемых горных пород вблизи скважин, когда давление жидкости приложено к поверхности скважины. При деформации пористых и проницаемых пород в процессе фильтрации содержащихся в них жидкостей или газов на каждый элементарный объем пористой среды действует соответствующая компонента градиента давления жидкости или газа.
Будем также учитывать наличие обсадной стальной трубы (колонны) в скважине. Внешняя поверхность трубы (рисунок 7.7, а) скреплена с породами пласта при помощи цемента. В целях упрощения задачи будем считать свойства цемента и свойства пород одинаковыми. Примем также, что жидкость не оказывает давления на обсадную трубу, поскольку она перфорирована и, следовательно, очень хорошо проницаема. Деформацию обсадной трубы будем считать упругой. Очевидно, что в рассматриваемом случае каждому значению нормального напряжения в горных породах , действующего на трубу, будет отвечать определенное значение смещения горных пород вблизи трубы.
Рисунок 7.7 – Действие градиентов давления на породы пласта
вокруг ствола обсаженной скважины:
1 — обсадная труба; 2 — цементное кольцо; 3 — породы пласта
В соответствии с рисунком 7.7, б получаем следующее соотношение между напряжениями в трубе и в породах при :
(7.5) |
Увеличение диаметра определяется следующим образом:
|
. | (7.6) |
где — модуль Юнга материала трубы.
Учитывая, что , получаем
(7.7) | ||
Упругая деформация
Для той части задачи, которая касается фильтрации, примем следующую схему: в области существует установившееся движение жидкости, а при жидкость находится в покое. Такая схема с определенным приближением может соответствовать, например, случаям закачки в пласт жидкости с вязкостью, намного превышающей вязкость пластовой жидкости, или при приближенном рассмотрении неустановившейся фильтрации при упругом режиме. Следовательно, для распределения давления жидкости в пласте имеем формулу:
(7.8) |
Считая деформацию пласта плоской, имеем уравнение равновесия
(7.9) |
И уравнение смещений
(7.10) |
где - коэффициенты Лямэ.
Уравнение (7.10) имеет решение
(7.11) |
Для нормального напряжения, действующего на контакте цемента и обсадной трубой, имеем следующую формулу:
(7.12) |
где – модуль Юнга пород.
Рисунок 7.8 – Зависимость от .
На рисунке 7.8 показана зависимость при и , из которой видно, что особенно сильно на влияет величина в пределах ее изменения от 0 до 3 4, а при 20 величина мало влияет на нормальное напряжение, действующее на обсадную трубу. Поскольку , то при см, , Па, см величина при Па и тех же остальных условиях . В первом случае, при , труба оказывает малое влияние на деформацию пласта и можно считать пласт как бы необсаженным. Во втором случае, т. е. при , что соответствует примерно условиям, когда пласт сложен мягкими породами (алевролитами, глинами и т. д.), уже нельзя не учитывать наличия обсадной трубы в скважине при рассмотрении деформации горных пород.
Характер деформации системы обсадная труба — пласт влияет также на величину . Если достаточно мало, т. е., например, породы обладают большим модулем упругости, то при закачке жидкости в пласт обсадная труба будет деформироваться примерно в той же степени, что и породы пласта, и напряжение отрывающее трубу от цемента, будет сравнительно невелико. Наоборот, если породы имеют меньший модуль упругости, отрывающее напряжение может достичь значительной величины.
|
Пластическая деформация
Представляет интерес описание пластической деформации горных пород под действием градиентов давления фильтрующейся жидкости. Известно, что при строительстве шахт, проходке и эксплуатации нефтяных и газовых скважин создание определенных градиентов давления жидкости в каком-либо пласте, сложенном глинистыми или плохо сцементированными песчаными породами, приводит к тому, что породы разрушаются, «плывут».
Напряжения, возникающие при пластической деформации пород, описываются тем же уравнением (7.9), что и при упругой деформации.
Принимая (как и при изучении пластической деформации непроницаемых пород) гипотезу пластичности , а также установившееся распределение давления вида (7.8), но соответствующее случаю движения жидкости от «контура питания» к скважине радиусом , и используя граничное условие при , получаем следующее решение задачи:
(7.13) |
Радиус разгрузки в этом случае определяется следующей формулой:
(7.14) |
Как видно из (7.13) и (7.14), наличие градиентов давления жидкости в пласте при фильтрации из пласта в скважину как бы уменьшает коэффициент пластичности и способствует большему распространению пластической деформации неустойчивых пород вблизи скважин.
|
|
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!