22. Эксплуатация газовых скважин в условиях разрушения коллектора. Общие положения о режиме работы скважины при разрушении пзп, устойчивость горных пород.

Основные факторы, оказывающие влияние и способствующие разрушению пласта в ПЗП: - глубина залегания продуктивного пласта, его сцементированность, естественная проницаемость и фильтрационная характе-ристика; - нарушение технологии перфорации колонны обсадных труб, вызывающее разрушение ПЗП, цементного камня и самой колонны труб; - вид добываемой жидкости и соотношения пластовых флюидов (нефть, вода, газ и газовый конденсат); - освоение скважины с созданием на продуктивный пласт больших величин депрессии; - большие значения забойной депрессии; - значительные рабочие дебиты и скорости фильтрации пластовых флюидов в ПЗП; - наличие в ПЗП и в стволе скважины жидкости.

Коллектор это физическое тело, состоящие из скелета, сложенного цементированными зернами различных минералов и порового пространства, заполненного пластовыми флюидами, т.е. они обладают определенными прочностными свойствами. Для оценки устойчивости стенок скважин и ПЗП используют решения трехмерных задач теории упругости и пластичности в сочетании с теориями прочности: - наибольших нормальных напряжений; - деформаций; - касательных напряжений. Напряжение, при котором осуществляется пластическая деформация или разрушение коллектора является предельным напряжением состояния. Согласно теории нормальных напряжений разрушения начинается, если максимальное нормальное напряжение достигает временного сопротивления разрыву, при этом оно достигается вследствие положительного удлинения оцениваемого по выражению:

, где Р₁ – предел прочности на растяжение; Е – модуль Юнга, или

, здесь Р₂ предел прочности на сжатие;

ε – поперечное расширение. Равнозначность значений ε₀ и ε достигается при выполнении условий

где ν - коэффициент Пуассона.

По теории касательных напряжений разрушение обусловлено максимальным касательным напряжением, равновесие которого выражается следующей зависимостью

где S – постоянная величина; f- коэффициент трения; σ – нормальное напряжение в плоскости скольжения.

В случае если , то происходит разрушение горной породы и считая, что f = 0 предельное условие разрушения горной породы можно представить как

,

где σ₁ и σ₃ – напряжения по основным осям.

По теории касательных напряжений предельное условия разрушения можно представит:

при растяжении

при сжатии

Исходя из вышеизложенного, пределы текучести для растяжения и сжатия справедливы только для пластичных горных пород. В общем случае напряжение горных пород зависит от глубины залегания продуктивного пласта и описывается уравнением следующего вида

где К – коэффициент бокового распора; γ_п – средний объёмный вес горной породы (γ_п = 0,0025 кг/см² ); z - глубина залегания продуктивного пласта, см.

Коэффициент бокового распора определяется из выражения

Следует добавить, что возникающие в горной породе напряжения в определенной степени зависят и от давления насыщающей продуктивный пласт жидкости, которое можно оценить по выражению следующего вида

Если продуктивный пласт заполнен каким - либо флюидом, касательные напряжения воспринимаются только скелетом породы, а нормальное напряжение воспринимается суммой двух составляющих – напряжением твердых частиц о давление жидкости Р_н. И поэтому, основной причиной приводящей к деформации горной породы будет не полное нормальное напряжение, а разность между полным нормальным напряжением и давлением жидкости.