26. Реологические модели.

Важным моментом в понимании деформационных свойств являются реологические модели.

Реологические модели описывают схематизированное поведение породы при деформации посредством отдельных элементов.

1. Модель Гука (Упругая) 2. Модель Ньютона (Вязкая)

Нет возрастания

деформаций поршня

3. Модель Кельвина-Фогта 4. Модель Максвелла (Упруго-вязкая)

/параллельная/ /последовательная/

5. Пластическая модель 6. Модель Бингама-Шведова

(вязкопластическая)

27. Пластическая деформация.

В результате переупаковки зёрен в процессе деформации происходит их поворот и проскальзывание относительно своей оси, что приводит к пластической деформации.

Как правило, пластическая деформация характерна упругопластическим породам, таким как глина, спрессованная порода.

Для того, чтобы охарактеризовать пластические свойства, используется понятие секущего модуля упругости.



_сж

_Е 

 ₁ 

Здесь: _сж – предел прочности; _Е – предел упругости.

Коэффициент пластичности определяет работу, которую нужно затратить на разрушение пластичной породы к работе на разрушение упругой породы.

k_пл=S_ОСD/S_АВО=Е/Е_деф

 А С

_сж

О В D 

Пластичные свойства присущи многим породам, залегающим на глубине. Причём, чем больше глубина залегания, тем больше проявляются пластичные свойства. Кроме того, пластические свойства могут интенсифицироваться с ростом водонасыщенности.

Если же мы будем использовать физико-химические или волновые воздействия на пласт, то увидим следующую закономерность: например, известняки и алевролиты начнут проявлять пластичные свойства при давлениях порядка 10⁸ Па, а песчаники - 410⁸ Па.

В наибольшей степени пластические деформации характерны для солей и глин.

Пластическими деформациями можно охарактеризовать, например выдавливание пласта в скважину и другие явления.

Лекция №8.

28. Прочность и разрушение породы.

Прочность определяется величиной критических напряжений, при которой происходит разрушение породы.

Критические напряжения делятся на напряжения:

• сжатия;

• растяжения;

• объёмного сжатия;

• сдвиговые,

действия которых определяются видом напряжённого состояния.

Разрушение – разрыв между частицами кристаллической решётки и молекулами.

Разрыв межатомных связей в разрушающейся решётке происходит, если касательные напряжения G/(2); нормальные - 0.1Е

Для нефтегазовых пластов эти величины составляют: 1.510^-3G/(2); 1.510^-30.1Е.

Нефтегазовые пласты в отличие от сплошной среды имеют дефекты: поры, трещины и явления концентрации напряжений (возникающими в местах контакта зёрен). В этих местах нормальные напряжения  намного превышают приложенную нагрузку.

Рассмотрим фиктивную модель:

Р

1

1  /Рk1/1

К тому же наличие границ зёрен приводит к тому, что при изменении горного давления происходят пластические деформации, образуются дислокации.

С целью изменения концентрации напряжений на границах зёрен, для чего должны быть достигнуты минимальные напряжения, происходит переупаковка зёрен.

В результате применения ГРП (гидроразрыва), вторичного вскрытия (пластовой перфорации), процесса бурения происходит вынос песка (под действием разницы давлений происходит отрыв отдельных частиц, которые устремляются в скважину).