Содержание к диссертации
Введение
1. Обоснование задач исследований применительно к совершенствованию бурения скважин со сверхдальними отходами 10
1.1. Методы описания напряженного состояния горных пород в условиях залегания и после вскрытия скважиной 10
1.2. Методы прочностных расчетов стенок скважины 17
1.3. Методы расчета давления открытия поглощения раствора в результате гидроразрыва 23
1.4. Особенности требований к буровым растворам для бурения скважин со сверхдальними отходами 26
1.5. Выводы. Задачи исследований 30
2. Конструкция скважин и условия их бурения на месторождении одопту-море 31
2.1. Геологические условия и конструкция скважин 31
2.2. Пористость и плотность горных пород. Расчет геостатического давления 33
2.3. Прочностные характеристики горных пород 42
2.4. Выводы 48
3. Обоснование условий устойчивого состояния стенок скважины при больших зенитных углах отклонения 50
3.1. Выбор параметра распределения Стьюдента применительно к прочностным расчетам стенок скважины 50
3.2. Изучение влияния кольматации стенок скважины на напряженное состояние скелета слагающих их пористых горных пород 53
3.3. Обоснование обобщенной характеристики напряженного состояния стенки наклонной скважины 61
3.4. Определение предельных зависимостей для горных пород месторождения Одопту-море 66
3.5. Обоснование аналитического описания напряженного состояния горных пород стенок наклонной скважины и результаты его расчета 68
3.5. Выводы 75
4. Совершенствование вооружения шарошечных долот применительно к условиям бурения наклонных и горизонтальных скважин 77
4.1. Постановка задачи 77
4.2. Изучение взаимодействия периферийного вооружения шарошечных долот с забоем скважины 80
4.3. Обоснование технического решения по совершенствованию периферийного вооружения шарошек 84
4.4. Выводы 87
5. Разработка инвертно-эмульсионных растворов для бурения скважин со сверхдальними отходами 89
5.1. Обоснование методов контроля качества инвертно-эмульсионных растворов 89
5.2. Теоретические предпосылки разработки рецептуры ИЭР для бурения скважин в условиях месторождения Одопту-море 93
5.3. Подбор составов и изучение свойств инвертно-эмульсионных растворов 100
5.3.1.Подбор состава и определение показателей свойств инвертных эмульсий 100
5.3.2. Изучение влияния водосодержания и концентраций реагентов на термостойкость инвертных эмульсий 103
5.3.3. Изучение влияния концентрации реагентов» температуры и водосодержания на предельное напряжение сдвига модели фильтрационной корки инвертных эмульсий 107
4 5.3.4. Изучение влияния концентрации реагентов и водосодержания на показатель фильтрации инвертных эмульсий 113
5.4. Результаты промысловых испытаний и внедрения ИЭР при бурении скважин со сверхдальними отходами 115
5.5. Выводы 120
Основные выводы и рекомендации 122
Библиографический список 124
Приложение 1 135
Приложение 2 149
Приложение 3 151
- Методы описания напряженного состояния горных пород в условиях залегания и после вскрытия скважиной
- Геологические условия и конструкция скважин
- Выбор параметра распределения Стьюдента применительно к прочностным расчетам стенок скважины
- Определение предельных зависимостей для горных пород месторождения Одопту-море
Введение к работе
Важнейшей задачей нефтегазодобывающей промышленности страны на современном этапе является увеличение разведанных запасов углеводородов и ускорение разработки открытых месторождений. При этом все большее значение приобретают разведка и освоение месторождений нефти и газа на морских и океанских шельфах.
Эффективное решение этих важнейших для народного хозяйства России проблем определяется, прежде всего, качественными и экономическими показателями строительства нефтяных и газовых скважин в различных геологических, климатических и термодинамических условиях разведки и разработки месторождений. Успешность строительства скважин при этом обеспечивается высокими скоростями бурения, разработкой и реализацией соответствующих мероприятий по прогнозированию и предупреждению осложнений.
Несмотря на общность основных проблем бурения на шельфе и водных акваториях в каждом регионе встречаются и специфические особенности. При освоении месторождений шельфа острова Сахалин применен оригинальный метод разработки пробуренными с суши наклонными скважинами с горизонтальным окончанием, что обеспечивает высокую продуктивность скважин и существенно упрощает и удешевляет их последующую эксплуатацию. Но скважины отличаются сверхдальними отходами (более 4500 м) забоев от вертикали и большими зенитными углами, что обусловливает сложную конструкцию скважин, низкую механическую скорость бурения, трудность обеспечения устойчивости ствола скважины, очистки ее от шлама и спуска технической и эксплуатационной колонн обсадных труб. Эти задачи могут быть решены только комплексом современных методов профилактики осложнений: кольматацией стенок скважины, ускорением проводки наклонного и горизонтального участков ствола, в т.ч. совершенствованием шарошечных долот, снижением негативного воздействия инструмента и бурового раствора на горные породы стенок скважины. Поэтому первоочередными актуальными задачами исследований
являются уточнение прочностных расчетов стенок скважины на стадии проектирования, совершенствование шарошечных долот с учетом работы с компоновкой инструмента, в состав которой постоянно включен забойный отклони-тель, и рецептуры бурового раствора с оптимальными реологическими и трибо-техническими характеристиками и обеспечивающего минимальное изменение прочностных свойств горных пород, слагающих стенки скважины.
Целью диссертационной работы является улучшение технико-экономических показателей бурения наклонных скважин со сверхдальним отклонением забоев путем совершенствования шарошечных долот и рецептур буровых растворов на базе изучения условий работы инструментов, очистки скважин от шлама, прочностных свойств горных пород и их напряженного состояния.
Основные задачи исследований:
1) изучение прочностных свойств и естественного напряженного состояния горных пород разреза месторождения с учетом изменения и плотности и пористости с глубиной;
2) оценка влияния на напряженное состояние проницаемых горных пород стенок скважины степени их кольматации, обоснование обобщенной характеристики напряженного состояния породы в стенке наклонной скважины и ее прочностной расчет с учетом длительной прочности породы;
3) обоснование технического решения по совершенствованию вооружения шарошечных долот применительно к особенностям бурения наклонных и горизонтальных скважин;
4) обоснование состава и свойств инвертно-эмульсионного бурового раствора (ИЭР) для бурения наклонного и горизонтального участков ствола скважины.
Решение поставленных задач выполнено следующими методами: 1) аналитические исследования с применением методов математического моделирования, математической статистики и теоретической механики;
2) специальные эксперименты с привлечением опубликованных в печати результатов испытаний горных пород в условиях всестороннего сжатия, а также результатов промысловых испытаний скважин на гидроразрыв;
3) лабораторные исследования с применением современных методов планирования экспериментов, с оценкой ошибки измерений и достоверности конечных результатов;
4) поиск новых технических решений, их конструкторская проработка;
5) промысловые испытания новых технических и технологических решений и их анализ.
Научная новизна,
1. Обоснована и предложена уточненная методика расчета напряженного состояния скелета горной породы в характерных точках стенки наклонной скважины: уточнен расчет геостатического давления; введены и апробированы по экспериментальным данным обобщенные показатели напряженного состояния скелета горной породы, представляющие собой отношение действующих максимальных касательных напряжений к предельным. Установлено, что горные породы нижненутовского подгоризонта, слагающие стенки наклонного и горизонтального участков ствола скважины, находятся в напряженном состоянии близком и превышающем предел текучести пород.
3. Обоснована и разработана новая схема размещения вооружения в венцах шарошек с попарным размещением зубков в рядах периферийных двухрядных венцов и согласованным с ними размещением подрезных зубков калибрующего ряда.
4. Обоснован и реализован метод целенаправленного изменения свойств инвертной эмульсии при переходе из объемного состояния в фильтрационную корку на основе процесса гидролитической поликонденсации алкоксипроиз-водных глицерина, инициируемого температурой и концентрацией дисперсной фазы эмульсии, который обеспечивает повышенную агрегативную устойчи вость корки, снижает ее сопротивление сдвигу и химически связывает воду. Последнее способствует сохранению устойчивости стенок скважины. Защищаемые положения:
1. Результаты определения естественных напряжений в горных породах с учетом изменения их плотности и пористости с глубиной и прочностных характеристик пород с учетом масштабного эффекта.
2. Усовершенствованная методика расчета напряженного состояния горной породы в характерных точках стенки наклонной скважины и оценки диапазона предельных давлений бурового раствора.
3. Техническое решение по размещению элементов вооружения в венцах шарошек, обеспечивающее как предупреждение рейкообразования на забое, так и улучшение калибрующей способности долота.
4. Составы инвертно-эмульсионных растворов (ИЭР), включающие разработанный реагент эмульгатор-стабилизатор (РЭС-Т), для бурения скважин с большими зенитными углами.
Практическая ценность работы.
1. Методические и аналитические разработки диссертационной работы вошли в "Стандарт предприятия по методике расчета диапазона давления бурового раствора в скважине из условия сохранения стенок в упругом состоянии", который введен в действие и используется с 01.06.2004 г. в ОАО "НК "Рос-нефть"-Сахалинморнефтегаз".
2. Реагент РЭС-Т в составе разработанного на его основе инвертно-эмульсионнго раствора используется при бурении скважин с большими зенитными углами в ОАО "НК Тоснефть-Сахалинморнефтегаз». Применение этого ИЭР обеспечило сокращение времени на вспомогательные операции по промывке, проработке и шаблонированию скважин на 15%. Экономический эффект по семи скважинам составил более 222 млн. рублей. Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской конференции "Геология и проблемы разработки месторождений углеводородов" (Уфа, 2001); на Всероссийской научно-практической конференции "Техносферная безопасность" (Ростов-на-Дону, 2002); на международном семинаре "Новые технологии в переработке и утилизации отработанных масел и смазочных материалов" (Москва, 2003); на научно-практической конференции "Нефтепереработка и нефтехимия" (Уфа, 2003); на 7h Annual Event "Sakhalin Oil and Gas" (London, 2003).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка и приложения.
Работа изложена на 152 страницах машинописного текста и содержит 32 рис., 29 табл., библиографический список из 115 наименований, приложения на 18 страницах.
Методы описания напряженного состояния горных пород в условиях залегания и после вскрытия скважиной
Разрез нефтяных месторождений острова Сахалин представлен песчано-глинистыми (терригешшми) горными породами. Поэтому шоке рассмотрены задачи только применительно к терригешшм горным породам, которые представляют собой двухкомеовеггшые системы, состоящие из твердого скелета и пор, заполненных пластовыми флюидами. Расчетные схемы горной породы приведены на рис 1 J (Т v а б Рис. 1.L Схемы к расчету естественных, дашгеиий в горной породе (а) и напряжений ш ее скелете (б)
Задача о величине напряжений в произвольной точке упругого изотропного массива пород впервые бьша решена AJL Джпшком 29]. Вертикальная составляющая называется геостатичиски.м давлением (д,) где р - средневзвешенная плотность вышележащих горных пород; g - ускорение свободного падения; h - глубина залегания горных пород. При расчете естественных напряжений в горных породах важнейшей характеристикой является их плотность, которая зависит от минералогического состава, пористости и глубины залегания. В представленной работе значения плотности р будут даваться в величинах, отнесенных к плотности воды (приня-то, что рв = 1000 кг/м ).
Влияние глубины залегания обусловлено естественным уплотнением горных пород, т.е. снижением их пористости. Например, в [70] приведены следующие данные Ю.А. Мельникова (табл. 1.1) об изменении свойств глин Притеречного прогиба с глубиной.
Результаты корреляционного анализа данных табл. 1.1 с использованием подпрограммы Excel приведены в табл. 1.2. Из табл. 1.2 видно, что существует тесная корреляционная связь не только между функцией и аргументами, но и между аргументами, что подтверждает решающее влияние уплотнения горной породы на ее плотность.
Поэтому при оценке пористости следует использовать либо зависимость плотности от глубины, либо зависимость плотности от пористости. Таблица 1.1 Влияние глубины залегания на свойства глины Крреляционная матрица Таблица 1. В [65] приведены данные о плотности не только глинистых горных пород, но и алевролитов и песчаников. В табл. 1.3 приведены результаты регрессионного анализа этих данных при изменении глубины h от 0 до 2000 м. Таблица 1.3
Зависимости плотности р горных пород от глубины h на месторождениях Восточной Украины и оценка достоверности аппроксимации R Из табл. 1.3 следует, что с увеличением глубины залегания плотность растет не только у глин, но и у других обломочных горных пород. Это условие требует уточнения методов расчета геостатического давления на рассматриваемой глубине. Горизонтальные составляющие напряжений называются боковым давлением (рб) и соответственно равны Рб = Ох= СУу= 7 "z = Va« (1,2) 1 — /і где ц - коэффициент Пуассона; Ху - коэффициент бокового распора упругих горных пород.
Значение коэффициента бокового распора при длительном нагружении горных пород всегда больше значений, полученных при кратковременном приложении нагрузки [83]. В общем же случае имеет место неравенство ХУ Х Х (1.3) где А.СО - установившаяся к рассматриваемому моменту времени величина коэффициента бокового распора. Условие (1.3) существенно затрудняет решение задач, связанных с определением напряжений в горных породах, так как нет надежных методов прямого измерения Хао.
При изучении деформирования и разрушения насыщенных жидкостью пород часто используется двухфазная модель К. Терцаги [27], который применительно к грунтам ввел понятие об эффективном напряжении. Эффективное напряжение, действующее на скелет породы, равно разности напряжения и пластового (порового) давления: Ьф = а - Рп, (1.4) гдерп - пластовое (поровое) давление. Расчеты с использованием эффективных напряжений обеспечивали удовлетворительную сходимость с экспериментами и нашли широкое применение в геомеханике [48, 58, 86].
Геологические условия и конструкция скважин
Геологический разрез месторождения Одопту-море представлен песчано-глинистыми горными породами верхненутовского (N2nt2) и нижненутовского (Ninti) подгоризонтов, характеристика которых представлена в табл. 2.1. Таблица 2.1 Литологическая характеристика месторождения Одопту-море Относительное пластовое давление в песках и песчаниках нормальное, составляет 1,01 и 1,03 в верхненутовском и нижненутовском подгоризонтах соответственно и не оказывает влияния на выбор конструкции скважины. Конструкция скважин, применяемая на Северном куполе месторождения показана на рис. 2.1. Из рис. 2.1 видно, что предусмотрено спускать в скважину пять колонн: направление для изоляции скважины от грунтовых вод и закрепления осыпающихся пород четвертичных отложений; кондуктор для перекры Рисунок 2Л Конструкция скважин, применяемая на месторождении Одонту-море тия неустойчивых гидропроводящих песков и изоляции ствола скважины от моря; первая техническая колонна для предотвращения грифонообразований при возможных водо- и нефтепроявлениях, а также решения проблемы желобо-образования на участке набора зенитного угла; вторая техническая колонна, которая перекрывает нефтеносные и водоносные пласты, а также способствует снижению сил трения при последующем спуске эксплуатационной колонны (хвостовика), что позволяет спускать хвостовик с вращением для улучшения его проходимости по скважине; эксплуатационная колонна представленная фильтром-хвостовиком для предотвращения обваливания горных пород в продуктивном интервале.
Технология бурения под кондуктор и первую техническую колонну достаточно полно отработаны, а поэтому в диссертационной работе основное внимание уделено задачам бурения под вторую техническую и эксплуатационную колонну (хвостовик). Пористость и плотность горных пород. Расчет геостатического давления Керновым материалом достаточно полно охарактеризованы горные породы только нижненутовского подгоризонта. Например, в интервале бурения (по стволу) 4679...4697 м (1465...1473 м по вертикали) было выполнено 65 замеров основных характеристик горных пород, в т.ч. их пористости и плотности. В табл. 2.2 приведены статистические характеристики пород. Пористость дана в долях единицы, а плотность приведена к относительному виду по отношению к воде плотностью 1000 кг/м3. На рис. 2.2 показаны результаты анализа данных о пористости пород, приведенных к пластовым условиям. Из рис. 2.2 видно, что пористость песчаников весьма высокая и изменяется в сравнительно узких пределах. Коэффициент вариации не превышает 8 %. Высокая проницаемость и значительная Распределение еорисгости горных пород: а - песчаников в интервале 4680-4697 м; б - песчаников в интервале 5І32-5438 м; в - глин и алевролитов в интервале 4680-4697 м глинистость (от 18 до 24 %) песчаников благоприятствуют химико-физическому взаимодействию их с буровыми растворами.
Глинистые породы и алевролиты имеют существенно более низкую среднюю пористость и весьма высокий коэффициент ее вариации. Алевролиты также как и песчаники характеризуются значительной глинистостью. На рис. 2.2 сплошными линиями показаны кривые нормального распределения. В [24] показано, что распределение пористости может следовать нормальному или логарифмически нормальному закону. Не трудно видеть, что следует проверить только гипотезу о нормальном распределении. В табл. 2.3 приведены результаты проверки этой гипотезы для песчаника (рис. 2.2, а) по критерию Колмогорова. Таблица 2.2 Статистические характеристики пористости и плотности горных пород нижненутовского подгоризонта В табл. 2.3 буквами /и/ обозначены действительная и относительная частоты попадания значений пористости в рассматриваемый интервал, буквой ср - вероятность попадания в соответствии с нормальным законом распределения, буквами F и F - эмпирическое и расчетное значения функций распределения. Выборочное значение критерия Колмогорова определяется по формуле Ke = msK\F-F]-Jn = 0,136-750 =0,962, (2.1) где п - объем выборки (п = 50). Критическое значение критерия Колмогорова при уровне значимости 0,05 равно 1,358 [13]. Так как 0,962 1,358, то гипотеза о нормальности распределения пористости выдержала проверку. Поэтому ниже в расчетах распределение пористости принято нормальным. Таблица 2.3 Проверка нормальности распределения пористости песчаника по критерию Колмогорова Из рис.2.2, а и рис. 2.2, б видно, что области распределения величин пористости перекрываются. Поэтому было сделано предположение, что эти распределения принадлежат к одной генеральной совокупности. Проверка предположения проведена с использованием подпрограммы Excel "Двухвыборочный f-тест..Л Результаты проверки приведены в табл. 2.4 и 2.5 при уровне значимости 0,05. Из табл. 2.4 и 2.5 видно, что в обоих случаях расчетная величина и статистики по абсолютной величине меньше критической {tKp = 1,99). Это дает основание считать, что выборки для песчаников нижненутовского горизонта принадлежат к одной генеральной совокупности. Обе выборки для песчаников были объединены и для них рассчитаны общие средняя пористость и среднее квадратическое отклонение, которые соответственно равны:
Выбор параметра распределения Стьюдента применительно к прочностным расчетам стенок скважины
При выполнении расчетов и статистическом анализе экспериментальных данных маловероятные события характеризуются уровнем значимости. Односторонний уровень значимости q может составлять: В ответственных случаях уровень значимости может быть принят равным 0,005, т. к. он характеризует "меру риска", с которым принимается то или иное техническое или технологическое решение. В случаях сочетания к независимых случайных характеристик уровень значимости для каждой величины приближенно равен 4i = ]fq, (3.1) где qt - уровень значимости для / -той случайной величины. Например, при сочетании двух характеристик х и z при общем уровне значимости q = 0,025 q2=y[q = л/0,025 =0,158. Отсюда следует, что расчетные величины хр и zp должны определятся как границы интервала их значений с вероятностью Р, равной , которой соответствует параметр нормального распределения t & 1,0. В общем случае число участвующих в расчетах независимых характеристик (значений случайных величин) может быть одна, две, три и более. Значе 51 ниє параметра / нормального распределения для этих случаев при общем уровне значимости 0,025 и 0,005 приведены в табл. 3.1. При ограниченном числе исходных данных или результатов испытаний используется распределение Стьюдента, для которого параметр t зависит как от уровня значимости, так и от числа степеней свободы/: f=kn-k, (3.2) где к- число независимых случайных величин; п - число испытаний. Таблица 3.1 Значения параметра t нормального распределения в зависимости от количества характеристик и одностороннего уровня значимости q Определение параметра t распределения Стьюдента представляет определенные трудности, т.к. его значения даются в таблицах при ограниченных количествах уровня значимости. Например, в [13] параметры t даны для уровней значимости 0,0005; 0,001; 0,0025; 0,005; 0,01; 0,025; 0,05; 0,1; 0,25; 0,4 при числе степеней свободы от 1 до 500. Для промежуточных значений q и/удобно воспользоваться интерполяционными формулами. Для этого при одном и том же значении/необходимо выписать три табличных значения q, так чтобы искомое значение q было внутри интервала табличных значений и методом регрессии найти зависимость t от q в виде полинома второй степени. Эта процедура легко осуществляется по подпрограмме Excel "Мастер диаграмм". Например, для q = 0,05; 0,10 и 0,25 при/= 10 результаты этой процедуры показаны на рис. 3.1,а.
Интерполяционные зависимости t от q (а) и от 1//(6) Из рис. 3.1, а видно, что программа Excel позволяет получить не только график, но и интерполяционное уравнение, в котором у = /5 ajc = q в %. Оценка вида зависимости параметра t от числа степеней свободы/ при q= 0,025 приведена на рис. 3.1,5. Здесь х = l/f Из рис. 3.1, б видно, что с высокой надежностью (параметр R2 характеризует достоверность аппроксимации) в качестве интерполяционного можно принять уравнение гиперболы. В соответствии с выше изложенным в табл. 3.2 приведены результаты расчета параметра t Таблица 3.2 Значения параметра t для сочетания двух случайных величин при числе степеней свободы /= 2 я- 2 и общем уровне значимости 0,0 53 При расчете естественных напряжений в горных породах независимыми величинами являются общая пористость и коэффициент бокового распора, т.е. две случайные величины. Ниже выбор этих двух величин в качестве независимых переменных и величины уровня значимости будет проверен по опубликованным данным промысловых экспериментов. Изучение влияния кольматации стенок скважины на напряженное состояние скелета слагающих их пористых горных пород В общем случае стенка скважины не является непроницаемой. В [43] рассмотрены вопросы значительного снижения проницаемости стенок методами искусственной кольматации стенок. Вопрос о влиянии кольматации стенки на напряженное состояние скелета слагающей ее горной породы изучен недостаточно. Все поры горной породы стенки скважины разделим на две группы: открытые, гидравлически сообщенные со скважиной, и закрытые, которые гидравлически не сообщены ни со скважиной, ни с открытыми порами. Открытые поры охарактеризуем коэффициентом т0, а закрытые - коэффициентом т3, сумма которых т0 + т3 = т (3.3) равна коэффициенту полной пористости горной породы. На рис. 1.1 приведен элементарный объем пористой горной породы единичных размеров. Допустим, что в закрытых порах давление флюида рп, а в открытых -рс (здесь рс - давление бурового раствора в скважине). Еслирс - рп то в сечении /-/ напряжения az = a3 и описываются формулой (1.12). Еслирс рП9 то az = Pe-P„F-(Pc-Pn)Fot (3.4) С где F и F0- площади в долях единицы всех пор и открытых пор соответственно. Перейдем к характеристикам пористости горной породы. Известно, что коэффициент пористости определяется по объему пор, который прямо пропорционален кубу линейного размера. В свою очередь площадь пор в рассматриваемом сечении прямо пропорциональна квадрату линейного размера. Следовательно отношения площадей и величин пористости можно записать в виде
Определение предельных зависимостей для горных пород месторождения Одопту-море
Зависимость предела текучести горной породы от среднего нормального напряжения в соответствии с теорией прочности Мора-Кулона (предельная зависимость) для песчано-глинистых пород принимается линейной [27, 31] и имеет вид уравнения (3.15). Угловой коэффициент А может быть рассчитан по данным о приведенном пределе текучести по штампу и о прочности горной породы при одноосном сжатии по формуле (1.16 ).
Теоретически показано [107], что для идеально-упругих горных пород их твердость при вдавливании рш и прочность на одноосное сжатие асж связаны соотношением / « = (! +27і)стсж. Реально отношение рш /асж лежит в пределах от 5 до 20 и зависит как от прочности горной породы, так и от ее пластичности.
Это послужило основанием для гипотезы, что аналогичные по составу и свойствам горные породы имеют аналогичные величины отношений ро /ас». Такие песчано-глинистые горные породы, для которых известны величины обоих прочностных показателей, описаны в [76]. Предел текучести этих пород лежит в пределах от 82 до 707 МПа, а пористость от 5,6 до 21,5 %. Величина отношения р0 /асж характеризуется следующими величинами: среднее арифметическое значение 5,09 среднее квадратическое отклонение 1,13. В разделе 2 было показано, что предел текучести изучаемых песчано-глинистых пород лежит в пределах от 108 до 361 МПа, а пористость от 10 до 20 %, т.е. в пределах, характерных для пород, описанных выше.
В соответствии с вышеизложенным средняя прочность изучаемых горных пород была определена по формуле ёсж=р0/5,09. (3.25) Далее по формуле (1.16) были рассчитаны величины параметра А. Исходные данные и результаты расчета приведены в табл. 3.7. Таблица 3.7 Статистические и прочностные характеристики горных пород нижненутовского подгоризонта Для расчета нижнего значения начальной ординаты т0„ с заданной вероятностью имеются данные только о средне квадратичных отклонениях предела текучести изучаемых горных пород. Эти данные были использованы для расчета То по формуле (1.19).
Результаты расчета также приведены в табл. 3.7. Данные табл. 3.7 будут использованы ниже для расчета диапазона давления бурового раствора бурового, в котором обеспечивается упругое состояние горных пород, слагающих стенки скважины.
Обоснование аналитического описания напряженного состояния горных пород стенок наклонной скважины и результаты его расчета Расчетная схема для наклонной скважины приведена на рис. Скважина рассматривается в цилиндрической системе координат и характеризуется дополнительным параметром - углом искривления а.
Особенностями расчета tmax и сгср является то, что напряжения в стенке наклонной скважины принима Рис. 3.5. Расчетная схема наклонной скважины ют экстремальные значения в тт. А и В (см. рис.3.5), а также то, что соотношение компонент а2, at и GRB ЭТИХ точках может быть различным. В [26] показано, что компоненты напряжений az и at в стенке наклонной скважины можно искать в виде GZ= a2B cos2a + a -sh a; (3.26) &t= GtBcos2a + atr-sin2a - GR, (3.27) где GZB, Gzr, GtB и Gtr - компоненты напряжений, рассчитанные по формулам для вертикальной и горизонтальной скважин соответственно.
Величины atB и atr рассчитываются при GR = 0. Для вертикальной скважины GtB = 2Gb а для горизонтальной скважины в точке А Gtr = 3G3 - Gj и в точке tr=3Gi-G3. Величина радиальных напряжений GR не зависит от угла искривления скважины и определяется в случае непроницаемой (закольматированной) стенки скважины по формуле (3.21).
