Факторы устойчивости скважин в коллекторах подземных хранилищ газа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Сохранение целостности скважин и предотвращение процессов пескопроявления являются одними из ключевых проблем эксплуатации подземных хранилищ газа. Ранее авторами была выдвинута гипотеза, что ключевую роль в процессах разрушения и пескопроявлений играет изменение пластового давления в залежи в целом, поскольку именно оно оказывает решающее влияние на величину напряжений, действующих в окрестности скважин. Это отличается от точки зрения многих исследователей, связывающих эти негативные процессы с изменением напряженного состояния в призабойной зоне пласта, вызванного депрессией/репрессией в скважинах. Основной целью работы является исследование влияния неравнокомпонентности исходного напряженного состояния, а также упругой и прочностной анизотропии пород коллектора на устойчивость скважин. Показано, что наличие неравнокомпонентности исходного напряженного состояния и упругой анизотропии может приводить к концентрациям напряжения на контуре скважины, существенно отличающимся от изотропного случая. Также показано, что при наличии прочностной анизотропии может наблюдаться изменение местоположения точек начала разрушения скважины. Выполненные расчеты подтверждены экспериментальными исследованиями, проведенными на породах Увязовского подземного хранилища газа в условиях истинно трехосного независимого нагружения.

Об авторах

Д. М. Климов

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: wikarev@ipmnet.ru
Россия, Москва

В. И. Карев

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: wikarev@ipmnet.ru
Россия, Москва

Ю. Ф. Коваленко

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: wikarev@ipmnet.ru
Россия, Москва

К. Б. Устинов

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: wikarev@ipmnet.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Карев В.И., Королев Д.С., Коваленко Ю.Ф., Устинов К.Б. Геомеханическое и физическое моделирование деформационных процессов в пластах подземного хранилища газа при циклическом изменении пластового давления // Газовая промышленность. 2020. Спецвыпуск № 4 (808). С. 46–52.
  2. Пятахин М.В. Геомеханические проблемы при эксплуатации скважин. М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2012. 266 с.
  3. Morita N. Field and laboratory verification of sand-production prediction models // SPE Drilling & Completion. 1994. V. 9. № 4. P. 227–235. https://doi.org/10.2118/27341-PA
  4. Башкатов А.Д. Предупреждение пескования скважин. М.: Недра, 1981. 176 с.
  5. Врачев В.В., Шафаренко Е.Н., Шустров В.П. Пескопроявление при эксплуатации ПХГ // Газовая промышленность. 1999. № 11. С. 62.
  6. Гасумов Р.А., Варягов С.А., Серебряков Е.П. Причины разрушения неустойчивых коллекторов и способы удаления песчаных пробок из скважин // Проблемы капитального ремонта скважин и эксплуатации ПХГ: сб. науч. тр. СевКавНИПИгаз. Ставрополь: РИЦ ООО “СевКавНИПИгаз”, 2001. Вып. 34. С. 5–13.
  7. Динков А.В., Ланчаков Г.А. Способ эксплуатации скважин, вскрывающих коллектора, сложенные песками и слабосцементированными песчаниками // Проблемы освоения месторождений Уренгойского комплекса: сб. науч. тр. М.: Недра, 1998. С. 330–342.
  8. Жуковский К.А., Ахметов А.А., Шарипов В.Н. Причина пескопроявлений при добыче газа и методы их ликвидации, применяемые на Уренгойском месторождении // Проблемы освоения месторождений Уренгойского комплекса: сб. науч. тр. М.: Недра, 1998. С. 323–329.
  9. Захаров А.А., Шашков Г. Я. Прогнозная оценка состояния призабойных зон пластов со слабосцементированными коллекторами газовых и газоконденсатных месторождений // Проблемы капитального ремонта скважин и эксплуатации ПХГ: сб. науч. тр. СевКавНИПИгаз. Ставрополь: РИЦ ООО “СевКавНИПИгаз”, 2003. Вып. 39. С. 82–86.
  10. Мартос В.Н. Методы борьбы с выносом песка // Обзор зарубежной литературы: серия Добыча. М.: ВНИИОУЭНГ, 1973. 112 с.
  11. Алиев З.С., Андреев С.А., Власенко А.П. Технологический режим работы газовых скважин. М.: Недра, 1978. 279 с.
  12. Желтов Ю.П., Христианович С.А. О гидравлическом разрыве нефтеносного пласта // Известия Академии наук СССР. Отд. техн. наук. 1955. № 5. С. 3–41.
  13. Karev V., Kovalenko Y., Ustinov K. Geomechanics of oil and gas wells. Springer. 2020 184 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-26608-0
  14. E.G. Kirsch, Die Theorie der Elastizität und die Bedürfnisse der Festigkeitslehre // Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure. 1898. V. 42. P. 797–807.
  15. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. М.: Наука, 1979. 560 с.
  16. Jaeger J.C., Cook N.G.W., Zimmerman R.W. Fundamentals of rock mechanics. Malden, Mass., Oxford: Blackwell, MyiLibrary, 2007. 475 p.
  17. Hiramatsu Y., Oka Y., Analysis of stress around a circular shaft or drift excavated in ground in a three dimensional stress state // J. Mining and Metallurgy Institute of Japan. 1962. V. 78. P. 93–98.
  18. Hiramatsu Y., Oka Y., Determination of the stress in rock unaffected by boreholes or drifts, from measured strains or deformations // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts. 1968. V. 5. № 4. P. 337–353.
  19. Лехницкий С.Г. Теория упругости анизотропного тела. М.: Наука, 1977. 415 с.
  20. Лехницкий С.Г., Солдатов В.В. Влияние положения эллиптического отверстия на концентрацию напряжений в растягиваемой ортотропной пластинке // Изв. АН СССР, ОТН, Механика и машиностроение. 1961. № 1. С. 3–8.
  21. Батугин С.А., Ниренбург Р.К. Приближенная зависимость между упругими константами горных пород и параметры анизотропии // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1972. № 1. С. 7–11.
  22. Журавлев А.Б., Устинов К.Б. О величинах, характеризующих степень упругой анизотропии трансверсально-изотропных горных пород; роль сдвигового модуля. // Изв. РАН. МТТ. 2019. № 4. С. 129–140. http://doi.org/10.1134/S0572329919040123
  23. Gassmann F. Introduction to seismic travel time methods in anisotropic media // Pure and Appl. Geoph. 1964. V. 58. P. 63–112.
  24. Аннин Б.Д. Трансверсально-изотропная модель геоматериалов // Сиб. журн. индустр. матем. 2009. 12. № 3. C. 5–14.
  25. De Saint-Venant. Mémoire sur la distribution des élasticités autour de chaque point d’un solide ou d’un milieu de contexture quelconque, particulièrement lorsqu’il est amorphe sans être isotrope (Deuxième article) // Journal de Mathématiques Pures et Appliquées. 1863. V. 8. P. 257–430.
  26. Amadei B. Rock Anisotropy and the theory of stress measurements, lecture notes in engineering Edition, Lecture notes in engineering, Springer Verlag, 1983. 500 p.
  27. Mimouna A., Prioul R. Closed-form approximations to borehole stresses for weakly triclinic elastic media // Int. J. Solids Struct. 2018. V. 147. P. 126–145. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2018.05.018
  28. Mura T. Micromechanics of defects in solids. Martinus Nijhoff Publishers, The Hague-Boston. 1982. 494 p.
  29. Коваленко Ю.Ф., Устинов К.Б., Карев В.И. Геомеханический анализ образования вывалов на стенках скважин // Изв. РАН. МТТ. 2022. № 6. С. 148–163. https://doi.org/10.31857/S0572329922060125
  30. Устинов К.Б., Карев В.И., Коваленко Ю.Ф., Барков С.О., Химуля В.В., Шевцов Н.И. Экспериментальное исследование влияния анизотропии на ориентацию вывалов в скважинах // Изв. РАН. МТТ. 2023. № 3. С. 21–35. http://doi.org/10.31857/S0572329922600384
  31. 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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024