Файл: Арцимович, Г. В. Влияние забойных условий и режима бурения на эффективность проходки глубоких скважин.pdf

незначительно, оставаясь равной 0,87 мм. Диаметр зоны раз­ рушения в диапазоне 0 —160/200 бар уменьшается с 5,5 до

4,2 мм, оставаясь в дальнейшем постоянным. Энергоемкость

При всестороннем давлении твердость мрамора увеличивает­ ся от 95 до 135 кг/мм2, т. е. в 1,4 раза. Более значительный рост твердости наблюдается в диапазоне давлений 0 —200 бар. Условный предел текучести, возрастает почти линейно от 60 до 83 кг/мм2. Характер изменения диаметра и глубины зон раз­ рушения так,ой же, как и при воздействии комбинированного давления. Отмечается некоторое увеличение коэффициента пла­ стичности. При давлении 700 бар удельная работа разрушения

возрастает примерно в 3,5 раза по сравнению с нормальными

атмосферными условиями.

Анализ полученных данных позволяет сказать следующее.

1. Механические свойства горных пород, определенные пр

различных схемах нагружения образцов, значительно отли­ чаются друг от друга. В связи с этим в дальнейших исследова­ ниях необходимо применять схему нагружения, учитывающую

2 0

воздействие как горного, так и гидростатического давления.

Схема с равномерным всесторонним нагружением менее полно

моделирует забойные условия и поэтому не может быть приня­

та. Для практических целей следует использовать данные,

полученные при комбинированной схеме нагружения.

2.На характер процесса разрушения и энергоемкость его преимущественно влияет гидростатическое давление.

3.Рост давлений с увеличением глубины скважины приво­ дит к значительному повышению пластических свойств пород.

4.Энергоемкость процесса разрушения в исследованном

диапазоне давлений возрастает в 2 ,5 —3 раза.

Второй этап. На данном этапе было проведено массовое

определение механических свойств горных пород, характери­ зующих геологический разрез Днепровско-Донецкой впадины

(ДДв). С этой целью отбирались образцы в кернохрани-

лищах трестов «Чернигов», «Полтава» и «Харьковнефтераз-

ведка» Министерства геологии УССР.

В литологическом отношении геологический разрез ДДв

однороден и отличается в основном мощностью и глубиной

залегания того или иного стратиграфического комплекса. В се­ веро-западной части ДДв мощность осадочной толщи состав­

глубины до 5000 м. Исследование образцов пород, отобранных

с достигнутых к настоящему времени интервалов, позволяет ориентировочно судить об изменении механических свойств горных пород на больших глубинах. Для экспериментов отби­

рались образцы кернов только основных литологических раз­

ностей пород (табл. 3). Литологические разности кайнозойских отложений, слагающих верхнюю часть разреза, в таблицу не включены, ибо не представляют серьезных трудностей при

разбуривании.

Главной характеристикой горных пород при проводке сква­ жин является их буримость, тесно связанная с механическими свойствами, поэтому в табл. 3 стратиграфические комплексы

объединены по буримости [38]. Коэффициент вариации зна­ чений проходки, механической и рейсовой скоростей при опре­

делении однородности стратиграфического комплекса по отно­ сительной буримости горных пород не превышал 35%. Произ­

веден расчет давлений и нагрузок на образец породы в камере

высокого давления при моделировании забойных условий.

В табл. 4 приведены результаты расчетов термодинамиче­

ских параметров в призабойной зоне при глубинах до 10 000 м для проведения экспериментов по комбинированной схеме нагружения. Коэффициент бокового распора принят при-

21

23

чаников C i1 и черных аргиллитов CI1 возрастает с 118—130 до 220—230 кг/мм2, т. е. в 1,75—1,85 раза. Относительно боль­

шее увеличение твердости наблюдается для пород с меньшей твердостью. Твердость мергелей Сг2П"*"* и Crl*, известняков и С21возрастает с 55 —65 до 140 —160 кг/мм2 с увеличением глуби­ ны скважины до 4 —5 тыс. м (см. рис. 9). Твердость соли D|m воз­

(с 120—220 до 240—310 кг/мм2) при увеличении глубины сква­

жины до 5000 м.

На рис. 10 показаны зависимости удельной объемной рабо­ ты разрушения от глубины скважины для различных групп пород. Для сравнения здесь же отражен характер изменения

25.