Упругие свойства горных пород

Проявление упругих и упругопластических свойств горных пород при процессах разработки нефтяных месторождений


   Упругость, прочность на сжатие и разрыв, пластичность – наиболее важные механические свойства горных пород, влияющие на ряд процессов, происходящих в пласте в период разработки и эксплуатации месторождений.

Упругие свойства горных пород и влияют на перераспределения давления в пласте в процессе эксплуатации месторождения. Давление в пласте, благодаря упругим свойствам пород, перераспределяется не мгновенно, а постепенно после изменения режима работы скважины.

Упругость – свойство горных пород сопротивляться изменению их объёма и формы под действием приложенных сил. Абсолютно упругое тело восстанавливает первоначальную форму мгновенно после снятия напряжения. Если тело не восстанавливает первоначальную форму или восстанавливает её в течение длительного времени, то оно называется пластичным.

Большая часть горных пород выдерживает высокие нагрузки при всестороннем сжатии. Значительно меньшие разрушающие напряжения при изгибе и растяжении. Если нагружение и разгрузка многих горных пород происходят в короткий промежуток времени, при значительном диапазоне напряжений справедлив закон Гука. Если же сжимающая нагрузка, составляющая иногда 10-15 % от разрушающей (т.е. не превышающей предела упругости), действует длительно, в породах могут возникать явления крипа (ползучести) с образованием остаточных деформаций. В отличии от явлений крипа пластические деформации происходят при быстром нагружении пород за пределами их упругости.

Явления крипа и пластической деформации способствуют частичной разгрузке продуктивных пластов призабойной зоны от воздействия горного давления вследствие «течения» части пород в скважину при ее строительстве под влиянием высоких нагрузок в вертикальном направлении. Поэтому давление гидроразрыва пластов часто оказывается значительно меньше горного. 

Со снижением пластового давления эффективное напряжение возрастает и поэтому уменьшается объем пор вследствие упругого расширения зерен, их переукладки и более плотной упаковки. Вначале происходят упругие деформации, а при значительном снижении пластового давления в глубокозалегающих пластах возможны неупругие (остаточные) деформации пород, которые не восстанавливаются в полной мере даже в процессе заводнения залежи и при увеличении пластового давления до первоначального.


Подавляющая часть нефтяных месторождений разрабатывается с заводнением, и значительного снижения пластового давления не происходит. Поэтому в большинстве случаев возникают процессы упругих деформаций пористых сред. Расширяющиеся при этом горные породы и пластовые жидкости, находящиеся в зоне снижения пластового давления, обладают упругим запасом, равным сумме объемов расширения пород и пластовых жидкостей. Количественно упругие изменения объема пор принято оценивать коэффициентом объемной упругости пласта β с

где V – объем образца породы; dV пор – изменение объема пор при уменьшении или увеличении пластового давления на dp. Значение  β с зависит не только от состава, строения и свойств горной породы, но и от давления р.


Ищи здесь, есть все, ну или почти все

Архив блога