Задачи устойчивости упругих и упругопластичных горных пород

• Автор: Шипилова, Ольга Александровна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Альметьевск
• Количество страниц: 131 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА УСТОЙЧИВОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД И ПРИМЕНЯЕМЫЕ КРИТЕРИИ ПРОЧНОСТИ.
1.1.Обзор работ, посвященных проблеме устойчивости скважин
1.2.Критерии кратковременной прочности и условия
равновесия горных пород
1.3.Критерии длительной прочности
1.4.Выводы и постановка задач
2. ЗАДАЧИ УСТОЙЧИВОСТИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СКВАЖИН С УЧЕТОМ РАЗУПРОЧНЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД
2.1.Проявление горного давления в скважине
2.2.Определение размеров предельной области и скорости сужения ствола скважины при аппроксимации горной породы вязкопластичной средой
2.3.Определение размеров предельной области и скорости сужения ствола скважины при аппроксимации горной породы вязкосыпучей средой
2.4.Определение размеров предельной области и скорости сужения ствола скважины при аппроксимации горной породы связной сыпучей средой
2.5.Определение размеров предельной области и скорости сужения ствола скважины при экспоненциальном изменении прочностных характеристик
3. УСТОЙЧИВОСТЬ НАКЛОННЫХ СКВАЖИН И ВЫБОР КРИТЕРИЯ ПРОЧНОСТИ ДЛЯ ЕЕ ОЦЕНКИ
3.1.Расчетная модель горной породы
3.2.Применение критерия Друккера-Прагера к расчету
устойчивости скважин

3.3.Критерий Баландина и его применение к расчету
устойчивости скважин
3.4.Применение критерия Шлейхера для расчета устойчивости изотропных горных пород
3.5.Сравнительный анализ результатов
3.6.Влияние термоупругих эффектов в скважине на величину плотности удерживающей жидкости
4. ДЛИТЕЛЬНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ОТКРЫТЫХ СТВОЛОВ СКВАЖИН
4.1.Подход к решению задач длительной
прочности горных пород
4.2.Решение задачи длительной устойчивости наклонной
скважины на основе теории Л.М. Качанова
4.3.Определение параметров длительной прочности,
входящих в критерий С.Н. Журкова
4.4.Применение теории С.Н. Журкова к расчету длительной устойчивости наклонной скважины в сравнении
с теорией Л.М. Качанова
4.5. Методика определения параметров длительной
устойчивости открытых стволов скважин
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Актуальность темы
Настоящая диссертация посвящена решению задач кратковременной и длительной устойчивости горных пород, слагающих стенки незакрепленных скважин.
Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений ставит перед исследователями ряд задач, которые могут быть решены методами механики дефорхмируемого твердого тела. Основным направлением решения этих задач является теоретический прогноз поведения горных пород в процессе проводки скважины под воздействием давлений пластовых вод и собственного веса породы, влиянием температурного поля и увлажнения промывочной жидкостью.
При бурении глубоких скважин и освоении новых площадей, особенно в сложных горно-геологических условиях, неустойчивость глинистых пород проявляется через сужение и кавернообразование в стволе, что влечет за собой затрудненную проходимость инструмента из-за осыпей и обвалов и другие осложнения бурения.
В поздней стадии разработки нефтяных месторождений ряд технологических методов эксплуатации скважин предлагает часть ствола оставлять открытым в неблагоприятных, с точки зрения устойчивости, горизонтах. Вопросы длительной устойчивости стенок открытых стволов поставлены сравнительно недавно и поэтому мало изучены. Также существует еще одна проблема, обусловленная трудностями в сборе данных, необходимых для анализа определяющих устойчивость параметров.
Из сказанного следует, что создание расчетных моделей горных пород и определение важнейших параметров, обеспечивающих устойчивость ствола скважины, являются актуальными задачами.

$ 2.5. Определение размеров предельной области и скорости сужения ствола скважины при экспоненциальном изменении прочностных характеристик
Принимая горную породу связной сыпучей средой, примем закономерность изменения с(г)ир(г) в виде функций
где: ОС, Р - параметры приращения угла внутреннего трения и сцепления породы при сдвиге в зависимости от расстояния.
Подставляя (2.32) и (2.33) в условие предельного равновесия (2.25) и интегрируя дифференциальное уравнения равновесия, определяем напряжес(г) = се^г р(г) = реа(у1~К°
(2.32)
(2.33)
ния:
сгг = 2<гЦ (г) + 2 сЬ2 (г) + А,
(2.34)
где А - постоянная интегрирования;

120 ЪиКс
. 0 (ЪссгГ
1пг + 3аг + - — +

е( Р+2 а)Кс