В статье рассматриваются методы моделирования напряженно-деформированного состояния горных пород с целью решения проблемы неустойчивости ствола скважин при бурении. Особое внимание уделяется трехосному независимому нагружению горных пород с использованием лабораторного комплекса и моделированию одноосного и трехосного сжатия в программной среде ANSYS Workbench. Эти методы позволяют точно анализировать поведение пород под нагрузкой, воспроизводя реально существующие условия бурения. Эксперименты показали, что на участках с вкраплениями доломита в аргиллите значительно возрастает уровень напряжений, что может привести к образованию трещин, поглощению бурового раствора и обрушению породы в наклонных стволах скважин. Применение этих методов помогает выявлять и прогнозировать потенциальные осложнения на этапе проектирования, что повышает устойчивость скважин и снижает риск аварий. В результате моделирования разработано интеграционное решение, включающее рекомендации по выбору компонентов бурового раствора на основе анализа физико-механических свойств пород, таких как коэффициент Пуассона и модуль Юнга. Такой комплексный подход значительно повышает эффективность и безопасность буровых операций, особенно при бурении скважин со сложными траекториями или глубоких скважин, где предупреждение осложнений значительно более экономично, чем их устранение в процессе строительства.
Список литературы
1. Лапинская Т.А., Прошляков Б.К. Основы петрографии: – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Недра, 1981. – 232 с.
2. Кук Д., Фредериксен Р., Хасбо K. О важности механических свойств горных пород: лабораторная проверка геомеханических данных // Нефтегазовое обозрение. – 2007.
3. Парфенов К.В., Нечаева О.А., Парфенова С.Н. Исследование образцов глинистых пород методом моделирования трехосного сжатия // Нефтегазовое дело. – 2023. – Т. 21. – № 6. – С. 96–102. - https://doi.org/10.17122/ngdelo-2023-6-96-102
4. Этапы развития установок по испытанию на трехосное сжатие горных пород / П.Н. Букин, М.Г. Каззян, К.В. Парфенов, Б.В. Каргин // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2022. – № 11(359). – С. 28–32. – https://doi.org/10.33285/0130-3872-2022-11(359)-28-32
5. Подъячев А.А., Букин П.Н., Парфенов К.В. Физическое моделирование горного напряжения // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2021. – № 1 (337). – С. 5–9. – https://doi.org/10.33285/0130-3872-2021-1(337)-5-9
6. Хрянина О.В. Экспериментально-теоретическая оценка совместной работы конструкции гибкого фундамента с армированным основанием:
дисс. ... канд. техн. наук. – Пенза, 2005. – 236 с.
7. Коваленко Ю.Ф. Геомеханика нефтяных и газовых скважин: дисс. на соиск. уч. степ. докт. физико-математических наук. – М., 2012. – 240 с.
