Details

Объектом исследований данной работы является напряженно-деформированное состояние области вокруг ствола скважины. В среде Matlab исследовались распределения напряжений по контуру кругового отверстия для реверсивного, сдвигового и сбросового режимов напряжений. Рассматривались скважины с различным отклонением от вертикальной оси (от вертикальных до горизонтальных стволов) и различной ориентацией относительно направления максимальных горизонтальных напряжений. Для выбранных параметров горной породы, исследовалось значение требуемой плотности бурового раствора (давление на стенку скважины) по 6 критериям прочности. Полученные стереограммы показывают значение плотности для скважин с различной девиацией и азимутальным углом при выбранном направлении максимального горизонтального напряжения. Проведено решение плоской задачи о распределении напряжений по контуру скважины методом конечных элементов. Полученная по критериям прочности плотность бурового раствора подается в качестве граничного условия по давлению на внутреннюю поверхность цилиндра. После чего проведена серия расчетов для различных значений плотности с целью определения участков обвалообразования на трехмерной модели. Была исследована погрешность расчетов для квадратной сетки при использовании различных размеров элемента. Погрешность численного расчета оценивается в сравнении с аналитическим решением для плоской задачи. Приведен график сходимости численного решения к аналитическому в зависимости от выбранного типа сетки и степени дискретизации около скважинной зоны. Выбраны размеры сетки, при которых погрешность расчета не превышает 4%. По результатам исследования определено, что в условиях взбросового и сдвигового тектонических режимов, наиболее устойчивы горизонтальные скважины, пробуренные в направлении максимального горизонтального напряжения. В условиях нормального тектонического режима, наибольшей устойчивостью обладают вертикальные скважины.