Масштабный эффект при моделировании механических процессов в окрестности скважины на установке истинно трехосного нагружения

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

При проведении лабораторных испытаний образцов горных пород, имеющих целью определение их механических и прочностных свойств, одна из основных проблем состоит в переносе результатов испытаний образцов, имеющих относительно малые размеры, на достаточно большие участки горного массива, часто имеющего сложную структуру. Это связано с тем, что обобщенных численных показателей, характеризующих степень влияния структурных неоднородностей различных размеров на деформирование и разрушение горных пород и массивов, пока не имеется. Кроме того, на изучаемые процессы, помимо неоднородностей, оказывают и другие факторы, такие как напряженное состояние массива, наличие геологических нарушений, макротрещиноватость и др. В работе эти вопросы изучены на основе сравнения результатов экспериментов, выполненных на Испытательной системе трехосного независимого нагружения ИПМех РАН по схеме “полый цилиндр” на образцах с центральным отверстием диаметром 10 и 20 мм, и физического моделирования деформационных процессов в окрестности скважин при понижении давления на их забое для пород-коллекторов нефтяного месторождения Приразломное. Полученные результаты иллюстрируют проявление масштабного эффекта.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. И. Карев

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: perfolinkgeo@yandex.ru
Россия, Москва

Ю. Ф. Коваленко

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: perfolinkgeo@yandex.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Койфман М.И., Протодьяконов М.М., Тедер Р.И. Механические свойства горных пород. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 169 с.
  2. Койфман М.И. О влиянии размеров на прочность горных пород / Исследование физико-механических свойств горных пород применительно к задачам управления горным давлением. M.: Изд-во АН СССР, 1962. C. 6–14.
  3. Ермолович Е.А., Овчинников А.В., Аникеев А.А., Хаустов В.В. Влияние размеров образца на прочность мела // Изв. Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. № 2. С. 263–271.
  4. Komurlu E. Loading rate conditions and specimen size effect on strength and deformability of rock materials under uniaxial compression // Int. J. Geo-Eng. 2018. V. 9. № 17. P. 1—11. https://doi.org/10.1186/s40703-018-0085-z
  5. Kun Du, Xuefeng Li, Rui Su, Ming Tao, Shizhan Lv, Jia Luo, Jian Zhou. Shape ratio effects on the mechanical characteristics of rectangular prism rocks and isolated pillars under uniaxial compression // Int. J. Min. Sci. Technol. 2022. V. 32. № 2. P. 347–362. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2022.01.004
  6. Усольцева О.М., Цой П.А., Семенов В.Н. Влияние размера образцов на деформационно-прочностные свойства горных пород//Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2020. Т. 7. № 2. С. 53–59. https://doi.org/10.15372/FPVGN2020070209
  7. Durmeková T., Bednarik M., Dikejová P., Adamcova R. Influence of specimen size and shape on the uniaxial compressive strength values of selected Western Carpathians rocks // Environmental Earth Sciences. 2022. V. 81. Article 247. https://doi.org/10.1007/s12665-022-10373-1
  8. Сукнев С.В. Разрушение хрупкого геоматериала с круговым отверстием при двухосном нагружении // ПМТФ. 2015. Т. 56. № 6. С. 166–172.
  9. Сукнев С.В. Применение подхода механики конечных трещин для оценки разрушения квазихрупкого материала с круговым отверстием// Изв. РАН. МТТ. 2021. № 3. С. 13–25. http://doi.org/10.31857/S0572329921020161
  10. Karev V., Kovalenko Yu. Triaxial loading system as a tool for solving geotechnical problems of oil and gas production // True Triaxial Testing of Rocks. Leiden: Taylor & Francis / Balkema. 2013. P. 301–310.
  11. 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
  12. 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. https://doi.org/10.31857/S0572329922600384
  13. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. М.: Наука, 1979. 576 с.
  14. 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

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схематичное изображение нагружающего узла установки ИСТНН для проведения испытаний по схеме “полый цилиндр”: 1 – образец

Скачать (117KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Программа нагружения образца с отверстием 10 мм: S – напряжение обжатия образца, МПа; t – время, с

Скачать (70KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Кривые деформирования образца с отверстием 10 мм: S – напряжение обжатия образца, МПа; Ei – деформации по трем осям образца

Скачать (85KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Образец с отверстием после испытания

Скачать (82KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Программа нагружения образца с отверстием 20 мм: S – напряжение обжатия образца, МПа; t – время, с

Скачать (58KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Кривые деформирования образца с отверстием 20 мм: S – напряжение обжатия образца, МПа; Ei – деформации по трем осям образца

Скачать (74KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Программа нагружения образца П 10-4: Si – напряжения, прикладываемые к граням образца, МПа; t – время, с

Скачать (83KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Кривые деформирования образца П 10-4 в ходе опыта: S2 – параметр нагружения, МПа; Ei – деформации по трем осям образца

Скачать (83KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024