Термические напряжения в горных породах

Применительно к данной расчетной схеме на рис 4. уравнение для оценки термоупругих напряжении для случая имеют вид:

;

где - коэффициент линейного теплового расширения, Т_с – температура на стенке скважины; Т₀ - температура горных пород до вскрытия скважиной; - радиус теплового влияния скважины.

Трудности определения теплового влияния () не позволяют рассчитывать термоупругие напряжения с приемлемой точностью.

Используя принцип независимости действия сил, складываем напряжения, обусловленные различными факторами:

_zт

_rт

где и - напряжения, соответствующие технологическим колебаниям давления в скважине (работа бурового насоса, спуск и подъем) бурильного инструмента.

Эти уравнения характеризуют упругое распределения напряжений горных пород вскрытых скважиной.

Потеря устойчивости и разрушение стенок скважины могут прозойти при снижении в горных породах предельного состояния. В соответствии с обощенным условием прочности Мора устойчивость стенок будет обеспечена, если максимальная интенсивность касательных напряжении

где - длительная прочность горных пород, здесь; - первоначальная прочность породы.

Гидроразрыв горных пород, окружающих скважину. Увеличивать бесконечно давление в скважине нельзя так как может произойти гидравлический разрыв горных пород или раскрытие существующих трещин. В случае гидроразрыва на стенке скважины действуют напряжение растягивающая сила увеличивающая значение тангенциальных напряжении . Тогда, условие при котором происходит гидроразрыв породы:

где - предел прочности породы на растяжения.

Поглощения промывочной жидкости горными породами возможно лишь в случае когда давление в скважине больше, чем пластов т.е. .

Для предупреждения гидроразрва необходимо, чтобы выполнялось неравенство:

Отсюда наибольшое допустимое давления в скважине:

где - давление гидроразрыва.

С уменьшением пластового давления наблюдается снижение .