Разработка средств и методов исследования прочностных параметров пластовых пород при нагрузках, моделирующих технологию нефтедобычи

• Автор: Муравлев, Евгений Викторович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Бийск
• Количество страниц: 121 с. : ил.

1 Методы исследования физико-механических свойств пород при воздействиях технологиями интенсификации нефтедобычи

1.1 Методы воздействия на призабойную зону скважины

1.1.1 Гидравлический разрыв пласта

1.1.2 Химические методы воздействия

1.1.3 Тепловая обработка призабойной зоны скважины

1.1.4 Газодинамическое воздействие на призабойную зону скважины

1.2 Аппаратура и методика исследований физико-механических свойств горных пород при высоких давлениях

1.3 Влияние различных факторов на прочность горных пород

1.3.1 Влияние термического воздействия на предел прочности

1.3.2 Влияние скорости нагружения на предел прочности

1.3.3. Влияние на предел прочности дефектов структуры

1.3.4 Влияние на предел прочности химически активных сред, находящихся в порах образца
1.3.5 Влияние механического действия внутрипорового давления жидкости
2 Измерительный комплекс для исследования физикомеханических свойств пород нефтяных скважин
2.1 Требования к установке высокого давления
2.2 Прочностные расчеты элементов установки высокого давления
2.2.1 Определение толщины стенки цилиндрического корпуса установки высокого давления
2.2.2 Расчет на прочность резьбовых соединений

2.3 Экспериментальный измерительный комплекс для исследования прочностных свойств пород нефтяных скважин
2.4 Физико-математическая модель внутрибаллистических параметров установки высокого давления
2.5 Метрологическое обеспечение измерения давления в установке высокого давления
2.5.1 Обоснование физического принципа работы канала измерения давления и выбор его структурной схемы
2.5.2 Технические параметры и метрологические характеристики измерительного канала
2.5.3 Оценка погрешности канала измерения давления в установке
высокого давления
3 Методика проведения эксперимента и оценка работоспособности комплекса
3.1 Методика проведения экспериментов
3.2 Экспериментальные исследования прочностных свойств пород нефтяных скважин
3.3 Исследование прочностных свойств горных пород при статических испытаниях
3.4 Анализ результатов лабораторных исследований механических свойств пород призабойной зоны
Выводы
Список литературы
Приложение А
Приложение Б

В настоящее время в России, в частности, в Западной Сибири, крупные нефтяные месторождения характеризуются значительным падением наиболее продуктивных пластов. Доля таких месторождений (по оценкам ИХН СО РАН г. Томск) превышает 40%. Поэтому одним из основных направлений прогресса в нефтедобывающей отрасти является разработка новых методов интенсификации нефтедобычи.
В ряде научных организации в России ведутся интенсивные работы по созданию новых технологий воздействия на призабойные зоны нефтяных пластов.
Перспективным представляется сочетание широко применяемых методов гидроразрыва пласта с физико-химическим и термогазохимическим воздействиями. Механизм такого комплексного воздействия на характеристики нефтесодержащих пород (трещинообразование, предел прочности и т.д.) практически не исследованы, что затрудняет целенаправленное конструирование соответствующей техники воздействия.
В связи с этим, остро стоит проблема разработки методики и средств исследований эффективности различных методов воздействия на призабойные породы в условиях имитационных моделей. Такие методы позволят существенно повысить экспрессность проведения испытаний, снизить их стоимость, и, в конечном счете, радикально ускорить внедрение перспективных способов повышения нефтеотдачи обедненных пластов.
В связи с этим, тема диссертации, посвященная разработке лабораторного имитационно-измерительного комплекса для исследования основных характеристик образцов нефтяных пород при широком спектре воздействий на них (импульсного, статического или депрессионного давлений, введение химически активных композиций, термического воздействия) является, несомненно, актуальной.

- конструктивные параметры установки (двухкамерность, свободный объем, теплофизические характеристики материала, толщина стенок и т.д.);
- геометрические характеристики заряда (диаметр, толщина горящего свода и т.д.).
Расчетная схема приведена на рисунке 2.9.
Рисунок 2.9 - Схема установки Математическая модель представляется системой обыкновенных дифференциальных уравнений для усредненных по внутреннему свободному объему внутрибаллистических характеристик, так называемое нульмерное описание. Внутрибаллистический расчет при этом базируется на уравнениях, выражающих законы сохранения массы и энергии. Задача решалась при допущении, что химические реакции не протекают, а термодинамические свойства смеси определяются через массовые концентрации компонентов. При этом предполагается, что заряд твердого топлива загорается одновременно по всей рабочей поверхности, а дегрессию выгорания заряда можно описать в рамках геометрического приближения. Термодинамика пороховых газов бал-листитных топлив изучена достаточно хорошо, влияние реакций диссоциации на температуру горения пренебрежимо мало, поэтому во всех расчетах внутрибаллистических характеристик рекомендуется учитывать только равновесие реакции водяного газа. Такой подход позволил получать результаты вполне удовлетворительной точности с наименьшими затратами труда.