ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ АНИЗОТРОПИИ НА ОРИЕНТАЦИЮ ВЫВАЛОВ В СКВАЖИНАХ
- Авторы: Устинов К.Б.1, Карев В.И.1, Коваленко Ю.Ф.1, Барков С.О.1, Химуля В.В.1, Шевцов Н.И.1
-
Учреждения:
- Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
- Выпуск: № 3 (2023)
- Страницы: 21-35
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/1026-3519/article/view/137518
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0572329922600384
- EDN: https://elibrary.ru/FRYKBE
- ID: 137518
Цитировать
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.
Об авторах
К. Б. Устинов
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
Email: perfolinkgeo@yandex.ru
Россия, Москва
В. И. Карев
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
Email: perfolinkgeo@yandex.ru
Россия, Москва
Ю. Ф. Коваленко
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
Email: perfolinkgeo@yandex.ru
Россия, Москва
С. О. Барков
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
Email: perfolinkgeo@yandex.ru
Россия, Москва
В. В. Химуля
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
Email: perfolinkgeo@yandex.ru
Россия, Москва
Н. И. Шевцов
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: perfolinkgeo@yandex.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Башкатов А.Д. Предупреждение пескования скважин. М.: Недра, 1981. 176 с.
- Врачев В.В., Шафаренко В.П., Шустров В.П. Пескопроявление при эксплуатации ПХГ // Газовая промышленность. 1999. № 11. С. 62.
- Басниев К.С., Будзуляк Б.В., Зиновьев В.В. Повышение надежности и безопасности эксплуатации подземных хранилищ газа. М.: ООО “Недра-Бизнесцентр”. 2005. 391 с.
- Zoback M.D. Reservoir Geomechanics. California: Cambridge University Press, 2007. 443 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511586477.
- Zang A., Stephansson O. Stress field of the earth’s crust. Dordrecht: Springer, 2010. 322 p..
- 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.
- Timoshenko S.P., Goodier J.N. Theory of Elasticity. NY: McGraw-Hill Book Company Inc., 1953. 471 p.
- 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.
- 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
- 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
- Коваленко Ю.Ф., Устинов К.Б., Карев В.И. Геомеханический анализ образования вывалов на стенках скважин // Известия РАН МТТ. 2022. № 6. С. 157–172.
- 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.
- 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
- 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
- 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
- Экспериментальное исследование влияния анизотропии на ориентацию вывалов в скважинах. (Видео) URL: https://ipmnet.ru/labs/geo/breakouts2022 (дата обращения: 21.09.2022).
- 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
- Lekhnitskii S.G. Theory of Elasticity of an Anisotropic Elastic Body. Holden-Day, San Francisco, 1963. 404 p.