1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Известия РАН. Механика твердого тела
  4. № 3, 2023

Известия РАН. Механика твердого тела, 2023, № 3, стр. 21-35

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ АНИЗОТРОПИИ НА ОРИЕНТАЦИЮ ВЫВАЛОВ В СКВАЖИНАХ

К. Б. Устинов a, В. И. Карев a, Ю. Ф. Коваленко a, *, С. О. Барков a, В. В. Химуля a, Н. И. Шевцов a

a Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
Москва, Россия

* E-mail: perfolinkgeo@yandex.ru

Поступила в редакцию 07.09.2022
После доработки 28.09.2022
Принята к публикации 29.09.2022

Аннотация

На образцах породы, отобранных из сеноманского горизонта пласта ПК1 газового и газоконденсатного месторождений Арктического шельфа России, проведено прямое физическое моделирование образования под действием равнокомпонентых напряжений вывалов в скважинах, направленных по нормали и вдоль залегания. В первом случае форма вывалов была цилиндрической, а во втором – в виде двух каверн. Подобная форма вывалов при интерпретации геофизических исследований скважин, как правило, предполагается вызванной неравнокомпонентным полем напряжений, что, очевидно, не соответствует результатам проведенных экспериментов. Также проведены независимые эксперименты по определению анизотропии упругих и прочностных свойств исследуемой породы. Обнаружено, что исследуемая порода обладает прочностной анизотропией специфического вида, не связанной непосредственно с ослаблением вдоль залегания. Показано, что данный вид прочностной анизотропии может приводить к формированию вывалов наблюдаемой формы. Основная цель статьи – привлечь внимание к тому факту, что анизотропия напряжений не обязательно является основной или единственной причиной наблюдаемых вывалов в скважинах. Результаты могут быть использованы при проектировании и разработке углеводородных месторождений и подземных хранилищ газа, а также при интерпретации данных скважинных измерений для определения естественного поля напряжений в Земной коре.

Ключевые слова: истинные трехосные испытания, анизотропия прочности, упругая анизотропия, интерпретация данных каротажа, вывалы в скважинах, измерения напряжений в массиве пород

Список литературы

  1. Башкатов А.Д. Предупреждение пескования скважин. М.: Недра, 1981. 176 с.

  2. Врачев В.В., Шафаренко В.П., Шустров В.П. Пескопроявление при эксплуатации ПХГ // Газовая промышленность. 1999. № 11. С. 62.

  3. Басниев К.С., Будзуляк Б.В., Зиновьев В.В. Повышение надежности и безопасности эксплуатации подземных хранилищ газа. М.: ООО “Недра-Бизнесцентр”. 2005. 391 с.

  4. Zoback M.D. Reservoir Geomechanics. California: Cambridge University Press, 2007. 443 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511586477.

  5. Zang A., Stephansson O. Stress field of the earth’s crust. Dordrecht: Springer, 2010. 322 p..

  6. Ljunggren C., Chang Y., Janson T., Christiansson R. An overview of rock stress measurement methods // Int. J. Rock Mech. Min Sci 2003. № 40. P. 975–989.

  7. Timoshenko S.P., Goodier J.N. Theory of Elasticity. NY: McGraw-Hill Book Company Inc., 1953. 471 p.

  8. Germanovich L.N., Galybin A.N., Dyskin A.V., Mokhel A.N., Dunayevsky V. Borehole stability in laminated rock. In G. Barla (Ed.) // Pred. Perform. Rock Mech. Rock Eng., Torino. CRC Press/Balkema, 1996. V. 2, P. 767–776.

  9. Vernik L., Zoback M.D. Strength anisotropy of crystalline rock: Implications for assessment of in situ stresses from wellbore breakouts // Rock Mech. Contrib. Challenges. Proceedings of the 31st US Symposium on Rock Mech. Balkema, Rotterdam, 1990. ARMA-90-0841. https://doi.org/10.1201/9781003078944

  10. Kaiser P.K., Guenot A., Morgenstern N.R. Deformation of small tunnels. IV. Behaviour during failure // Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstr. 1985. V. 22. P. 141–152. https://doi.org/10.1201/9781003078944

  11. Коваленко Ю.Ф., Устинов К.Б., Карев В.И. Геомеханический анализ образования вывалов на стенках скважин // Известия РАН МТТ. 2022. № 6. С. 157–172.

  12. Karev V.I., Kovalenko Yu.F. Triaxial loading system as a tool for solving geotechnical problems of oil and gas production. True Triaxial Testing of Rocks. Leiden, CRC Press. Balkema. 2013. P. 301–310.

  13. Karev V.I., Kovalenko Yu.F., Ustinov K.B. Modeling deformation and failure of anisotropic rocks nearby a horizontal well // J. Min. Sci. 2017. V. 53. № 3. P. 425–433. https://doi.org/10.1134/S1062739117032319

  14. Klimov D.M., Karev V.I., Kovalenko Yu.F., Ustinov K.B. Mechanical-mathematical and experimental modeling of well stability in anisotropic media // Mech. Solids. 2013. V. 48. P. 357–363. https://doi.org/10.3103/S0025654413040018

  15. Karev V.I., Kovalenko Y.F., Ustinov K.B. Geomechanics of Oil and Gas Wells. Advances in Oil and Gas Exploration and Production. Springer International Publishing Cham: Switzerland. 2020. 166 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-26608-0

  16. Экспериментальное исследование влияния анизотропии на ориентацию вывалов в скважинах. (Видео) URL: https://ipmnet.ru/labs/geo/breakouts2022 (дата обращения: 21.09.2022).

  17. Zhuravlev A.B., Ustinov K.B. On values characterizing the degree of elastic anisotropy of transversely isotropic rocks. Role of Shear Modulus. // Mech. Solids. 2019. Vol. 54. № 6. P. 958–967. https://doi.org/10.3103/S0025654419060104

  18. Lekhnitskii S.G. Theory of Elasticity of an Anisotropic Elastic Body. Holden-Day, San Francisco, 1963. 404 p.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Известия РАН. Механика твердого тела

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал