В статье рассмотрена аналитическая модель для определения давления инициации трещины. Модель основана на решении задач трансформации тензора напряжений при переходе в систему координат, связанную со скважиной, перераспределения региональных напряжений на кольцевое пространство рассматриваемой скважины, расчета направляющих косинусов площадки трещины в трансформированной системе координат и перевода тензора напряжений из цилиндрической системы координат в декартову. Рассчитывалось напряженное состояние только естественных трещин, пересекающих траекторию скважины. В качестве критериев для инициации трещины использованы сдвиговый критерий разрушения и критерий разрушения при растяжении.
Результаты расчетов показали, что при изменении внутрискважинного давления напряженное состояние на контуре пересечения трещины и скважины изменяется, в том числе меняется локализация инициированной зоны трещины. Проведено исследование степени влияния следующих факторов на давление инициации трещины: направление главного напряжения, ориентация ствола скважины относительно главных напряжений и геометрия трещины. Определены комбинации параметров инициации трещин. Разработанная методика позволила определить границы забойного давления для предотвращения инициации трещины вблизи ствола скважины. Предложенная методика дает возможность подобрать рабочие давления при операциях бурения или глушения. С другой стороны, можно рассчитать забойное давление, при котором будет инициирована естественная трещина, для оценки рисков при проведении гидроразрыва пласта, а также при работе нагнетательной скважины для предотвращения ранних прорывов воды.
Дальнейшие совершенствование методики предполагает более детальный анализ чувствительности разработанной аналитической модели, оценку давления инициации трещины, находящейся на небольшом удалении от скважины (не пересекающейся с траекторией скважины), оценку давления инициации трещины в случае наличия перфорации, проверку результатов аналитической модели в полевых условиях с помощью гидродинамических тестов, а также геофизических исследований.
Список литературы
1. Особенности глушения скважин в условиях трещинно-поровых карбонатных коллекторов Восточного участка Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения / Ю.В. Овчаренко, Р.Р. Гумеров, И.Ш. Базыров [и др.] // Нефтяное хозяйство. – 2017. – № 2. – С. 52-56.
2. Petroleum related rock mechanics / E. Fjaer, R.M. Holt, P. Horsrud [et al] // Elsevier, 2008. – 492 p.
3. Kirsch G. Die Theorie der Elastizität und die Bedürfnisse der Festigkeitslehre // Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure. – 1898.– V. 29. – Р. 797-807.
