№ 1(17) 2019

ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД ОТ ГЛУБИНЫ

Нифантов В.И., Мельникова Е.В., Пищухин В.М., Кузнецов С.А., Макарьев О.В.

DOI https://doi.org/10.25689/NP.2019.1.141-155

Нефтяная провинция

№1(17)2019

C.141-155

Скачать статью

Adobe_PDF_Icon.png

Аннотация

 

Процесс бурения и крепления скважин осложняется из-за нарушения устойчивости горных пород, различных по составу и своим свойствам. Устойчивость горных пород зависит от различных факторов. В глинистых породах и солях существенную роль играют процессы увлажнения, набухания и диспергирования, вызывающие ослабление структурных связей между частицами породы. Для предупреждения осложнений при проводке скважины необходимо проводить исследования причин изменения свойств горных пород в различных геологических условиях, а также определять характер нарушения устойчивости ствола скважины, пробуренного в терригенных породах, содержащих глинистые включения, а также в солевых и межсолевых отложениях. Рассмотрены результаты исследований изменения прочностных свойств глинистых горных пород при формировании ствола скважины в процессе бурения. Систематизированы экспериментальные данные по определению механических свойств различных литотипов терригенных глинистых пород, залегающих на разных глубинах. Важный вывод, который следует из проведенных исследований заключается в том, что с глубин более 1500 м прочность глинистых пород на сжатие (σсж) становится меньше скелетных напряжений в диапазоне изменения аномальности пластового давления (аномально низкого – АНПД и аномально высокого – АВПД) от 0,25≤Ка<1,0 (АНПД), а с глубин 3000 м и более – в диапазоне 1,0<Ка≤1,5 (АВПД). Установлены области изменения напряженного состояния призабойной зоны пласта (ПЗП), где происходит нарушение устойчивости ствола скважины (осыпи, обвалы, кавернообразования, сужения ствола). На основе проведенных расчетов и построений установлено, что АВПД с коэффициентом аномальности Ка≥2,0 имеет место с глубин более 3000 м. Большинство полученных данных сосредоточено в диапазоне скелетных напряжений, возникающих в ПЗП при 1,22≤Ка≤2,0. По некоторым скважинам, в которых происходило нарушение ствола, скелетные напряжения находились в области Ка>2,0. На основании статистических данных изменения свойств глинистых пород с глубиной разработана методика предупреждения осложнений при проводке скважин в сложных горно-геологических условиях.

Ключевые слова:

призабойная зона пласта, бурение скважин, ремонт скважин, осложнения при проводке скважины, устойчивость стенок скважины, глинистые породы, прочность горных пород, скелетные напряжения, горное давление, пластовое давление, поровое давление, забойное давление, плотность горных пород, плотность бурового раствора.

Список литературы

 

1. Зотов Г.А. Устойчивость забоя. В кн.: Российская газовая энциклопедия/Гл. ред. Р.И. Вяхирев. – М.: Большая Российская энциклопедия, 2004. – 527 с.

2. Гайдаров М.М.-Р. Устойчивость глинистых пород при строительстве скважин: обзорн. информ. / М.М.-Р. Гайдаров, Д.Г. Бельский, Д.В. Изюмченко и др. – М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2014. – 100 с.

3. Свинцицкий С.Б. Прогнозирование устойчивости стволов скважин в соляных отложениях // Обз. инф. Сер: Бурение газовых и газоконденсатных скважин. – М.: ИРЦ Газпром, 2004, - 143 с.

4. Бигун П.В. Свинцицкий С.Б. Тимакин О.В. и др. Влияние геологических особенностей межсолевых отложений на выбор мероприятий по повышению надежности крепи скважин/ П.В. Бигун, С.Б. Свинцицкий, О.В. Тимакин и др. // Газовая промышленность, 2011-№1.- С. 59-63.

5. Шарафутдинов З.З., Шарафутдинова Р.З. Поведение глинистых отложений в стволе скважины // Наука и техника в газовой промышленности, 2017. - № 1. - С. 22-34.

6. Новиков В.С. Устойчивость глинистых пород при бурении скважин. – М.: ОАО Издательство «Недра», 2000.- 270 с.

7. Сеид-Рза М.К., Исмайылов Ш.И., Орман Л.М. Устойчивость стенок скважин. - М.: Недра, 1981. - 175 c.

8. Войтенко В.С. Прикладная геомеханика в бурении. - М.: Недра, 1990.- 252 с.

9. Кудряшов Б.Б., Яковлев А.М. Бурение скважин в осложненных условиях: Учеб. пособие для вузов. - М.: Недра, 1987. – 269 c.

10. Васильченко С.В., Потапов А.Г., Гноевых А.Н. Современные методы исследования проблемы неустойчивости глинистых пород при строительстве скважин. - М.: ИРЦ Газпром, 1998. – 84 c.

11. Симонянц Л.Е. Методические указания по прогнозированию устойчивости стенок скважин./ Л.Е. Симонянц, В.Н. Ромашов, А.И. Черняховский. - Грозный: ГНИ им. М.Д. Миллионщикова, 1979. – 35 с.

12. Шрейнер Л.А. Физические основы механики горных пород. - М.: Гостоптехиздат, 1950. – 237 c.

13. Спивак А.И., Попов А.Н. Механика горных пород. - М.: Недра, 1975. – 200 c.

14. Яремейчук Р.С., Семак Г.Г. Обоснование надежности и качества стволов глубоких скважин. - М.: Недра, 1982.- 259 с.

15. Тимофеев Н.С., Вугин Р.Б, Яремейчук Р.С. Усталостная прочность стенок скважины. М.: Недра, 1972.- 200 c. 16. Тимурзиев А. И., Ластовецкий В. П. Количественная оценка параметров НДС горных пород для выделения участков относительного растяжения по результатам математического моделирования (на примере Еты-Пуровского полигона) // Горные ведомости. – 2015. – № 9. – С. 54-75, № 10. – С. 76-97.

17. Антипов В.И., Нагаев В. Б., Седых А. Д. Физические процессы нефтегазового производства : Учеб. пособие для вузов. - М. : Недра, - 1998. - Т. 1. - 372 с.

18. Петрофизика коллекторов нефти и газа / Под ред. В. Н. Дахнова. – М.: Недра, 1975. - 285 с.

19. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (Петрофизика, справочник геофизика). – М.: Недра, 1984. – 250 с.

20. Ханин В.А. Терригенные породы-коллекторы нефти и газа на больших глубинах. – М.: Недра, 1979.- 140 с.

21. Ребецкий Ю.Л. О неустойчивости слоистых сред в условиях граитационного напряженного состояния.// Геология и геофизика, 2014? № 9. - С. 1446-1458.

Сведения об авторах

Нифантов Виктор Иванович, доктор технических наук, главный научный сотрудник Центра подземного хранения газа, Академик РАЕН по секции нефти и газа, Общество с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ» (ООО «Газпром ВНИИГАЗ»), г. Москва, Российская Федерация E-mail: v_pischukhin@vniigaz.gazprom.ru

Мельникова Елена Викторовна, научный сотрудник лаборатории проектирования и анализа разработки газоконденсатных и нефтегазовых месторождений Центра разработки месторождений, Общество с ограниченной ответственностью «Научноисследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ» (ООО «Газпром ВНИИГАЗ»), г. Москва, Российская Федерация E-mail: v_pischukhin@vniigaz.gazprom.ru

Пищухин Василий Михайлович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Отделения экспериментальных исследований Опытно-экспериментального центра, Академик международной Академии наук прикладной радиоэлектроники (АН ПРЭ), Член-корреспондент РАЕН по секции нефти и газа, Общество с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ» (ООО «Газпром ВНИИГАЗ»), г. Москва, Российская Федерация E-mail: v_pischukhin@vniigaz.gazprom.ru

Кузнецов Сергей Александрович, заместитель начальника лаборатории технологического проектирования ПХГ Центра подземного хранения газа, Общество с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ» (ООО «Газпром ВНИИГАЗ»), г. Москва, Российская Федерация E-mail: v_pischukhin@vniigaz.gazprom.ru

Макарьев Олег Васильевич, заместитель начальника управления, Публичное акционерное общество «Газпром» (ПАО «Газпром»), г. Москва, Российская Федерация E-mail: O.Makarev@adm.gazprom.ru

Для цитирования:

Нифантов В.И., Мельникова Е.В., Пищухин В.М., Кузнецов С.А., Макарьев О.В. Прогноз изменения прочности горных пород от глубины //Нефтяная провинция.-2019.-№1(17).-С.141-155. DOI https://doi.org/10.25689/NP.2019.1.141-155