Разработка теоретико-расчетной технологии для оценки устойчивости пород ствола горизонтальной скважины

Abstract

В настоящей работе дан анализ причин нарушения устойчивости пород ствола горизонтального участка скважин. С этой целью разработана механическая и математическая модели нагружения пород приствольной зоны горизонтального участка ствола. Для единственности решения в математическую модель рассматриваемой задачи включены уравнения движения, физические соотношения и уравнения совместности деформаций,а краевые условия определены с учетом нагрузок согласно механической модели деформационного поведения. Математическая модель задачи деформационного поведения пород приствольной зоны решена конечно-разностным методом, для чего разработана специальная расчетная процедура. На основе полученных решений дана оценка повреждаемости пород приствольной зоны горизонтального ствола при различных модификациях нагружения.

У даній роботі поданий аналіз причин порушення стійкості порід стовбура горизонтальної ділянки свердловини. З цією метою розроблена механічна і математична моделі навантаження порід пристовбурної зони горизонтальної ділянки стовбура. Для єдиності рішення, в математичну модель даної задачі включені рівняння руху, фізичні співвідношення і рівняння спільності деформацій, а крайові умови визначені з урахуванням навантажень згідно механічної моделі деформаційної поведінки. Математична модель задачі деформаційної поведінки порід пристовбурної зони вирішена кінцево-різницевим методом, для чого розроблена спеціальна розрахункова процедура. На основі отриманих рішень дана оцінка пошкоджуваності порід пристовбурної зони горизонтального стовбура при різних модифікаціях навантаження.

In this paper we analyze the reasons for the disturbance of the stability of the borehole rocks of the horizontal section of the wells. For this purpose, a mechanical and mathematical model of rock loading has been developed in the near-bottomhole zone of the horizontal section of the borehole. For the uniqueness of the solution, the equations of motion, physical relationships and deformation compatibility equations are included in the mathematical model of the problem under consideration, and the boundary conditions are determined taking into account the loads according to the mechanical model of deformation behavior. The mathematical model of the problem of the deformational behavior of the rocks in the near-bottomholewell zone has been solved by a finite-difference method, for which a special calculation procedure has been developed. Based on the obtained solutions, the damage to the rocks of the near-horizontal zone of the wellborehole under different loading modifications is evaluated.