Напряженно-деформированное состояние околоскважинных зон.

При использования коль-матирующих составов наблюдается изменение абсолютной проницаемости соответствующей зоны около ствола скважины [6].Полученное послойное распределение текущего скин-фактора используется на следующем временном шаге при расчете давлений и расходов между слоями. Для каждого из слоев и в целом для скважины конечный скин-фактор определяется в предположении полной очистки скважины (рис. 13).Описанная выше модель реализована в рамках симулятора кислотного воздействия «WellStim».Поэтапная проверка корректности программной реализации осуществлена тестированием каждой из подмоделей, сопоставлением с коммерческим программным обеспечением, описывающим этот процесс и с примерами,приведенными в литературе. Симулятор успешно протестирован на ряде реальных кислотных обработок и применяется при проектировании многократных кислотных обработок скважин на одном из карбонатных месторождений компании ПАО «Газпром нефть» [6].Рис. 12. Схематичное описание различных подзон и их параметров при закачке кислотного состава и после очистки скважины в слое пластаБельтюковым Н.Л. был разработан скважинный метод измерения напряжений в массиве горных пород на основе эффекта Кайзера [2].В нетронутом массиве горные породы находятся в условиях естественного напряженного состояния. При ведении горных работ наблюдается перераспределение поля напряжений, в результате этого на контуре выработок возникает концентрация напряжений. Величина напряженийможет достигать предела прочности пород, что вызываеттакие негативные последствия, как критические деформации контура, горные удары, разрушение выработок, внезапные выбросы породы и газа и т.д. Основная проблема при определении напряжений в твердых телах состоит в том, что величину напряжений невозможно измерить непосредственно. Оценить ее значение и направление действия с достаточной степенью точности можно по изменению других параметров, которые связаны с напряжением физическими законами. Большинство методов измерения напряжений в горных породах сводятся к нарушению естественных условий их залегания и измерению отклика пород, который им вызван [2].Автором в своей работе приведена классификация существующих методов измерения напряжений в горных породах по физическому принципу:-методы, в основе которых используется эффект разрушения пород вокруг скважины, включают различные техники разрыва пласта, а также методы изучения разрушения стенок скважины;-методы, которые основаны на измерении упругих деформаций горных пород при их разгрузке различными способами, среди которых щелевая разгрузка на контуре обнажения, разгрузка пород в скважинах, разгрузка пород на большой базе и др.;- методы, состоящие визучении поврежденности керна, обусловленной разгрузкой пород при бурении, включают анализ деформаций восстановления керна, извлеченного из массива,анализпараметров акустической эмиссии,анализ скоростей упругих волн, визуальное изучение поврежденности керна, которая была приобретена при бурении;- методы, которые используют корреляционные связи напряжений и физических свойств горных пород (акустических, электрических и т.д.);- методы, которые основаны на анализе существующих разломов в земной коре и связанной с этим сейсмической активностью. Бельтюковым Н.Л. разработан и обоснован скважинный метод измерения напряжений, основанный на использовании эффекта Кайзера в породах нагружаемого околоскважинного пространства, который позволил оценить величину и направление компонент поля напряжений в условиях массивов квазипластичных и трещиноватых скальных пород.В горных породах эффект Кайзера состоит в том, что отсутствует акустическая эмиссия при циклическом нагружении пород до превышения уровнямаксимальной нагрузки предыдущего цикла, а также в последующем Известны две принципиальные схемы реализации методов определения напряжений на основе эффекта Кайзера:- испытание образцов керна и нагружение стенок скважины в массиве;- разгрузка ивосстановление компоненты поля напряжений, которая действует в направленииоси нагружения,гидродомкратом[2]. Суть предлагаемого скважинного метода измерения напряжений состоит в разгрузке некоторой области массива пород посредством бурения скважины диаметром 76 мм и повторном нагружениигидродомкратомГудмана ее стенок(рис. 14) [2]. Рис. 14. Схема измерения компонент поля напряжений гидродомкратом:1 – гидродомкратГудмана; 2 – преобразователь АЭ); 3 – прибор регистрацииАЭ; 4 – манометр; 5 – ручной насос; 6 – высоконапорные рукава; 7 – коаксиальный кабельДля измерениянапряжений в породах околоскважинного пространства с использованием эффекта Кайзераим был разработан аппаратурный комплекс. Были выполнены натурные исследования проявления эффекта Кайзера в породах околоскважинной области в условиях нетронутого массива соляных пород. Результаты выполненных исследований приведены на рис. 15[2].Рис. 15 Характерные графики изменения активности акустической эмиссии и давления гидродомкрата от временив первом цикле нагружения стенок горизонтальной скважины в массиве:а – соляных пород; б – трещиноватых скальных породИм былиустановлены особенности проявления эффекта Кайзера при нагружении стенок скважины гидродомкратом в трещиноватом массиве скальных пород и массиве квазипластичных пород. В результате численного моделирования напряжений вокруг скважины при нагружении ее стенок гидродомкратом для массива квазипластичных пород были установлены условия возникновения акустической эмиссии в зависимости от направления нагружения и величин главных компонент естественного поля напряжений, которые действуют перпендикулярно оси скважины [2].На образцах соляных пород по результатам физического моделирования было установлено наличие эффекта Кайзера при условиях нагружения, которые моделируют историю изменения напряженного состояния пород околоскважинного пространства. Результаты измерения напряжений разработанным методом в нетронутом массиве соляных пород ВКМКС показали, что ширина зоны опорного давления вблизи контура одиночной выработки составляет в среднем 1,2 м, где вертикальная компонента поля напряжений достигает максимальных значений 14-16 МПа. За зоной опорного давления вертикальные напряжения стремятся к значению 8,5 МПа, что примерно соответствует величине веса вышележащих пород [2]. ЗаключениеВ процессе написания реферата был изучены материалы учебных пособий и научных статей, посвященных напряженно-деформированному состоянию околоскважинной зоны.Было установлено, что формирование напряженно-деформированного состояния околоскважинной зоны происходит под действием горного давления за счет концентрации напряжений в окрестности скважины. Это в результате вызывает изменение напряжений в радиальном направлении. Измененное напряженное состояние формируется в процессе сооружения, заканчивания и опробования скважин. Также было установлено, что параметры околоскважинной зоны существенно влияют на продуктивность скважины и ее профиль притока. Изменение свойств околоскважинной зоны может происходить за счет различных факторов. Это проникновение твердых частиц, фильтрата бурового раствора и жидкостей глушения, развитие и разрушение каналов растворения, уплотнение породы и ряд других факторов. Сегодня процессам деформирования и разрушения горных пород сегодня уделяется значительное внимание. Причиной этого является истощение запасов углеводородов, увеличение глубины бурения скважин, увеличение количества скважин, находящихся в сложных геологических условиях. Также было установлено, что изменение природной проницаемости пласта в околоскважинной зоне носит комплексный многофакторный характер.Были рассмотрены математические модели, используемые для определения параметров напряженно-деформированного состояния околоскважинных зон, а также результаты исследования с их использованием.Список использованной литературыБаклашов И.В., Картозия Б.А., Шашенко А.Н., Борисов В.Н. Геомеханика: Учебникдля вузов. В 2 т. – М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2004. – Т.2. Геомеханические процессы. – 249 с.Бельтюков Н.Л. Разработка скважинного метода измерения напряжений в массиве горных пород на основе эффекта Кайзера :автореф. дис. …канд. техн. наук : 25.00.20 / Н.Л. Бельтюков ; Пермь, 2018. – 20 с.Зайцев М.В., Михайлов Н.Н. Фильтрация в техногенно измененных околоскважинныхзонах и производительность скважин // Георесурсы, геоэнергетика, геополитика, №2(2), 2010. – С. 1-20.Михайлов Н.Н. Изменение физических свойств горных пород в околоскважинных зонах. – М.: Недра, 1987 – 152 сНиколаевский В.Н. Механика пористых и трещиноватых сред. - М: Недра, 1984. - 252 с.Стрельченко В.В., Мельничук Д.А., Абросимов А.А. Моделирование изменения напряженно-деформированного состояния околоскважинной зоны и ее фильтрационно-емкостных свойств при бурении // Вестник Ассоциации буровых подрядчиков, №1, 2014. – 35-37.Хузин Р.А., Хижняк Г.П. Моделирование многократных кислотных обработок карбонатных коллекторов с учетом комплексного строения околоскважинной зоны пласта[Электронный ресурс]. – URL: www.esa-conference.ru 8. Черных В.А. Гидромеханика нефтегазодобычи. -М.: ООО «ВНИИГАЗ», 2001. - 277 с.