Читать статья по географии, экономической географии: "Исследование и прогнозирование устойчивости стволов горизонтальных скважин баженовских отложений, бурящихся на депрессии" Страница 3

(Назад) (Cкачать работу)

В ходе измерения скоростей продольных волн был получен еще один интересный результат: коэффициент затухания амплитуды волн в вертикальном направлении был очень большим и превосходил коэффициент затухания амплитуды волн в горизонтальном направлении на порядки. Этот факт свидетельствует о значительной трещиноватости породы в горизонтальном направлении, т.е. порода представляет собой своего рода «слоеный пирог». Об этом же свидетельствует и наблюдавшееся при изготовлении образцов дискование керна при резке его алмазными кругами, поскольку наличие горизонтальной трещиноватости приводит к значительному снижению прочности породы на сдвиг в горизонтальных плоскостях.

Деформирование трансверсально-изотропного упругого материала характеризуется пятью независимыми упругими константами:

— E, E'— модули Юнга в плоскости изотропии и перпендикулярно ей;

— v, v'— коэффициенты Пуассона в плоскости изотропии и перпендикулярно ей;

— G'— модуль сдвига для любой плоскости, перпендикулярной плоскости изотропии.

Для определения упругих свойств породы были специально изготовлены 4 образца — два образца из скв. № 3303 Сыхтынглорского месторождения и два образца из скв. № 3304 Ульяновского месторождения. Особенностью образцов, предназначенных для определения упругих модулей породы, является высокая точность их изготовления: непараллельность противоположных граней образца не превышала 1-2 мкм.

Напряжения и деформации для трансверсально-изотропного материала с учетом расположения осей связаны следующими уравнениями:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

, (6)

где:

εi, σi— деформации и нормальные напряжения вдоль i-й оси, i=1,2,3;

ij, ij — деформации сдвига и касательные напряжения в соответствующих плоскостях;

— модуль сдвига для плоскости изотропии.

Для определения упругих констант каждый образец испытывался по трем программам нагружения. Задавая значения приращений напряжений Δσ и измеряя соответствующие приращения деформаций Δεi , были определены значения упругих модулей Е, Е', v и v'.

Испытания показали, что модули упругости Е' вдоль вертикальной оси для всех образцов примерно в полтора раза ниже, чем модули упругости Е в горизонтальной плоскости, и составляют примерно 1,5-2.105 атм., а коэффициенты Пуассона примерно одинаковы и равны 0,14-0,20.

Более подробно методики измерения скоростей продольных волн в породе и определения ее упругих характеристик будут описаны в статье в одном из следующих номеров журнала.

Что касается пятой упругой константы — модуля G', то для его определения необходимо иметь возможность выпилить образец под углом 45° к оси изотропии, т.е. к оси скважины. Керн диаметром 80 мм, предоставленный для проведения исследований, не позволял этого сделать. Но поскольку величина G' необходима для расчетов, то для ее задания были использованы результаты, приведенные в [1]. В ней собраны численные значения всех технических упругих констант для 47 различных горных пород (алевролиты, песчаники, известняки, сланцы и т.д.). Численные значения констант взяты из экспериментальных исследований разных авторов. Анализ этих данных позволил сделать следующий вывод. Хотя модуль G' является независимой константой, для 45 пород (из 47) можно

Похожие работы