Особенности формирования стволов скважин в анизотропных горных породах

При бурении анизотропных горных пород стволы скважин в поперечном сечении отличаются некоторой овальностью. Направление длинной оси овала ориентировано в направлении действия результирующей отклоняющих сил. Овальная форма поперечного сечения ствола скважины объективно указывает на процесс искривления скважины, а величина интенсивности искривления напрямую связана с величиной удлинения сечения ствола скважины в направлении действия результирующей отклоняющих сил.

Другая особенность формирования стволов скважин в анизотропных породах связана с зависимостью диаметра скважин от угла встречи бурового инструмента со слоистостью, сланцеватостью или других текстурными признаками горной породы.

На рис. 2.40 приведены данные замеров диаметра скважин пробуренных в условиях эксперимента в блоках туфо-дацита алмазной коронкой диаметром 36

Зависимость диаметров скважины от угла встречи с плоскостями флюидальности туфо-дацита при бурении водой с ПАВ и технической водой

Рис. 2.40. Зависимость диаметров скважины от угла встречи с плоскостями флюидальности туфо-дацита при бурении водой с ПАВ и технической водой

мм. Результаты замеров показали, что по мере увеличения угла встречи у инструмента со слойками породы диаметр скважины снижается. При этом меньше диаметр тех скважин, которые пробурены с применением технической воды, в сравнении со скважинами, пробуренных с использованием ПАВ.

Причины отмеченной особенности формирования ствола скважины в анизотропной породе состоят в том, что, например, при малых углах встречи инструмента со слоистостью или сланцеватостью на забое - у, резцы инструмента взаимодействуют с породой стенки скважины под углом, который соответственно равен (90 - у), т. е. в данном случае под большим углом, при котором твердость породы в направлении фрезерования под действием дестабилизирующего усилия будет существенно ниже, чем твердость породы на забое, а потому и процессы разрушения стенки при фрезеровании будут более интенсивными.

Обратная картина может наблюдаться, если угол встречи инструмента со слоистостью или сланцеватостью нарастает. В этом случае угол встречи боковых резцов инструмента и породы стенки скважины снижается, а твердость породы становится выше. Соответственно будет меньше разработанность ствола.

Например, определено, что для туфо-дацита твердость при у = 0° равна 2000 МПа, а при у = 90 1340 МПа. Тогда при у = 30 твердость забоя 1800 МПа, а стенки 1540. При угле встречи 50 град - твердость забоя 1540 МПа, стенки уже выше - 1800 МПа; при 70 - твердость забоя 1400 МПа, а стенки - 1900 МПа. Когда угол встречи равен 90 град, то твердость забоя 1340 МПа, а стенки - 2000 МПа.

Керн, полученный на интервале бурения перемежающихся по твердости горных пород

Рис. 2.41. Керн, полученный на интервале бурения перемежающихся по твердости горных пород

Эти данные представлены в виде графиков (рис. 2.40), на которых показано по мере снижения угла встречи инструмента с плоскостями слоистости, сланцеватости или флюидальности наблюдается увеличение диаметра стволов скважин.

Влияние ПАВ интенсифицирует процессы разрушения, поэтому и разработка стволов скважин по диаметру при бурении водой с добавлением ПАВ более значительна, что и следует из приведенных данных (рис. 2.40).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >