ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД ОТ ГЛУБИНЫ
Нифантов В.И., Мельникова Е.В., Пищухин В.М., Кузнецов С.А., Макарьев О.В.
DOI https://doi.org/10.25689/NP.2019.1.141-155
Аннотация
Процесс бурения и крепления скважин осложняется из-за нарушения устойчивости горных пород, различных по составу и своим свойствам. Устойчивость горных пород зависит от различных факторов. В глинистых породах и солях существенную роль играют процессы увлажнения, набухания и диспергирования, вызывающие ослабление структурных связей между частицами породы. Для предупреждения осложнений при проводке скважины необходимо проводить исследования причин изменения свойств горных пород в различных геологических условиях, а также определять характер нарушения устойчивости ствола скважины, пробуренного в терригенных породах, содержащих глинистые включения, а также в солевых и межсолевых отложениях. Рассмотрены результаты исследований изменения прочностных свойств глинистых горных пород при формировании ствола скважины в процессе бурения. Систематизированы экспериментальные данные по определению механических свойств различных литотипов терригенных глинистых пород, залегающих на разных глубинах. Важный вывод, который следует из проведенных исследований заключается в том, что с глубин более 1500 м прочность глинистых пород на сжатие (σсж) становится меньше скелетных напряжений в диапазоне изменения аномальности пластового давления (аномально низкого – АНПД и аномально высокого – АВПД) от 0,25≤Ка<1,0 (АНПД), а с глубин 3000 м и более – в диапазоне 1,0<Ка≤1,5 (АВПД). Установлены области изменения напряженного состояния призабойной зоны пласта (ПЗП), где происходит нарушение устойчивости ствола скважины (осыпи, обвалы, кавернообразования, сужения ствола). На основе проведенных расчетов и построений установлено, что АВПД с коэффициентом аномальности Ка≥2,0 имеет место с глубин более 3000 м. Большинство полученных данных сосредоточено в диапазоне скелетных напряжений, возникающих в ПЗП при 1,22≤Ка≤2,0. По некоторым скважинам, в которых происходило нарушение ствола, скелетные напряжения находились в области Ка>2,0. На основании статистических данных изменения свойств глинистых пород с глубиной разработана методика предупреждения осложнений при проводке скважин в сложных горно-геологических условиях.
Ключевые слова:
Список литературы
Зотов Г.А. Устойчивость забоя. В кн.: Российская газовая энциклопедия/Гл. ред. Р.И. Вяхирев. – М.: Большая Российская энциклопедия, 2004. – 527 с.
Гайдаров М.М.-Р. Устойчивость глинистых пород при строительстве скважин: обзорн. информ. / М.М.-Р. Гайдаров, Д.Г. Бельский, Д.В. Изюмченко и др. – М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2014. – 100 с.
Свинцицкий С.Б. Прогнозирование устойчивости стволов скважин в соляных отложениях // Обз. инф. Сер: Бурение газовых и газоконденсатных скважин. – М.: ИРЦ Газпром, 2004, - 143 с.
Бигун П.В. Свинцицкий С.Б. Тимакин О.В. и др. Влияние геологических особенностей межсолевых отложений на выбор мероприятий по повышению надежности крепи скважин/ П.В. Бигун, С.Б. Свинцицкий, О.В. Тимакин и др. // Газовая промышленность, 2011-№1.- С. 59-63.
Шарафутдинов З.З., Шарафутдинова Р.З. Поведение глинистых отложений в стволе скважины // Наука и техника в газовой промышленности, 2017. - № 1. - С. 22-34.
Новиков В.С. Устойчивость глинистых пород при бурении скважин. – М.: ОАО Издательство «Недра», 2000.- 270 с.
Сеид-Рза М.К., Исмайылов Ш.И., Орман Л.М. Устойчивость стенок скважин. - М.: Недра, 1981. - 175 c.
Войтенко В.С. Прикладная геомеханика в бурении. - М.: Недра, 1990.- 252 с.
Кудряшов Б.Б., Яковлев А.М. Бурение скважин в осложненных условиях: Учеб. пособие для вузов. - М.: Недра, 1987. – 269 c.
Васильченко С.В., Потапов А.Г., Гноевых А.Н. Современные методы исследования проблемы неустойчивости глинистых пород при строительстве скважин. - М.: ИРЦ Газпром, 1998. – 84 c.
Симонянц Л.Е. Методические указания по прогнозированию устойчивости стенок скважин./ Л.Е. Симонянц, В.Н. Ромашов, А.И. Черняховский. - Грозный: ГНИ им. М.Д. Миллионщикова, 1979. – 35 с.
Шрейнер Л.А. Физические основы механики горных пород. - М.: Гостоптехиздат, 1950. – 237 c.
Спивак А.И., Попов А.Н. Механика горных пород. - М.: Недра, 1975. – 200 c.
Яремейчук Р.С., Семак Г.Г. Обоснование надежности и качества стволов глубоких скважин. - М.: Недра, 1982.- 259 с.
Тимофеев Н.С., Вугин Р.Б, Яремейчук Р.С. Усталостная прочность стенок скважины. М.: Недра, 1972.- 200 c.
Тимурзиев А. И., Ластовецкий В. П. Количественная оценка параметров НДС горных пород для выделения участков относительного растяжения по результатам математического моделирования (на примере Еты-Пуровского полигона) // Горные ведомости. – 2015. – № 9. – С. 54-75, № 10. – С. 76-97.
Антипов В.И., Нагаев В. Б., Седых А. Д. Физические процессы нефтегазового производства : Учеб. пособие для вузов. - М. : Недра, - 1998. - Т. 1. - 372 с.
Петрофизика коллекторов нефти и газа / Под ред. В. Н. Дахнова. – М.: Недра, 1975. - 285 с.
Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (Петрофизика, справочник геофизика). – М.: Недра, 1984. – 250 с.
Ханин В.А. Терригенные породы-коллекторы нефти и газа на больших глубинах. – М.: Недра, 1979.- 140 с.
Ребецкий Ю.Л. О неустойчивости слоистых сред в условиях граитационного напряженного состояния.// Геология и геофизика, 2014? № 9. - С. 1446-1458.
Сведения об авторах
Нифантов Виктор Иванович, доктор технических наук, главный научный сотрудник Центра подземного хранения газа, Академик РАЕН по секции нефти и газа, Общество с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ» (ООО «Газпром ВНИИГАЗ»), г. Москва, Российская Федерация
E-mail: v_pischukhin@vniigaz.gazprom.ru
Мельникова Елена Викторовна, научный сотрудник лаборатории проектирования и анализа разработки газоконденсатных и нефтегазовых месторождений Центра разработки месторождений, Общество с ограниченной ответственностью «Научноисследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ» (ООО «Газпром ВНИИГАЗ»), г. Москва, Российская Федерация
E-mail: v_pischukhin@vniigaz.gazprom.ru
Пищухин Василий Михайлович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Отделения экспериментальных исследований Опытно-экспериментального центра, Академик международной Академии наук прикладной радиоэлектроники (АН ПРЭ), Член-корреспондент РАЕН по секции нефти и газа, Общество с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ» (ООО «Газпром ВНИИГАЗ»), г. Москва, Российская Федерация
E-mail: v_pischukhin@vniigaz.gazprom.ru
Кузнецов Сергей Александрович, заместитель начальника лаборатории технологического проектирования ПХГ Центра подземного хранения газа, Общество с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ» (ООО «Газпром ВНИИГАЗ»), г. Москва, Российская Федерация
E-mail: v_pischukhin@vniigaz.gazprom.ru
Макарьев Олег Васильевич, заместитель начальника управления, Публичное акционерное общество «Газпром» (ПАО «Газпром»), г. Москва, Российская Федерация
E-mail: O.Makarev@adm.gazprom.ru
Для цитирования: