авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Прогнозирование и предупреждение осложнений, обусловленных упругим смещением стенок скважины

-- [ Страница 2 ] --
рг, МПа 57 Расчет величины Rк = Rк/Rн
0,35 Rkoм = 233
у 0,538 рбу, МПа 30,692
0,538 рбф, МПа 30,666
рс, МПа 27
C, МПа 1800 Расчет ошибки
Rн, мм 108 вычислений
Rкo 100 Теор.смещение, мм -0,3384
ho 0,1 Расч.смещение, мм -0,3354
n 990 Ошибка, мм -0,0030
h, мм 10,8 Ошибка, % 0,8851
Rкi Ri Ri ti Ri Сумма Ri
10800 0 0
10789,2 10794,60 -0,00037 0,000367 -0,000003 -0,000003
10778,4 10783,80 -0,00037 0,000368 -0,000003 -0,000007
140,4 145,56 -2,01812 2,018119 -0,018629 -0,257102
129,6 134,74 -2,35520 2,355202 -0,021740 -0,278842
118,8 123,92 -2,78451 2,784512 -0,025703 -0,304545
108 113,10 -3,34310 3,343102 -0,030859 -0,335405

Здесь же приведен расчет ошибки определения смещения в мм и в % от рассчитанного по формуле (3).

Расчет ошибки при разных значениях относительных величин радиуса контура Rкo = Rк /Rн и толщины элемента ho = h/Rн показал, что можно принять ho = 0,10, а влияние величины Rкo зависит от исходных данных. Для определения вида зависимости Rком от , , модуля С, рс и рг при минимальной ошибке был выполнен полнофакторный вычислительный эксперимент, в результате которого получено следующее уравнение регрессии:

Rком = , (7)

где А0, А1, А2, А3 и А4 – параметры уравнения регрессии. Значения параметров уравнения (7) и оценка их значимости по критерию Стьюдента t при надежности оценки 0,95 приведены в таблице 2.

Таблица 2

Значения параметров уравнения (7) и их оценка

Обозна-чения Значения параметров А и соответствующих им t t0,95
А0 А1 А2 А3 А4
А 0,00516 -0,297 1,279 -2,172 1,080 1,96
t 24,5 -8,4 19,5 26,3 37,3

Из таблицы 2 следует, что все параметры А имеют весьма высокую значимость, т.к. t >> t0,95. Расчет по формуле (7) предусмотрен программой, показанной в таблице 1. Если вычисленная по формуле (7) величина Rкoм > 100, то ошибка будет меньше 1 %, т.е. использовать величину относительного радиуса контура больше 100 не целесообразно, т.к. программа становится слишком громоздкой.

В основу формул для расчета смещения стенок наклонной скважины положены аналитические решения о компонентах напряжений для горизонтальной скважины, также выполненные при допущении о плоской деформации горной породы после вскрытия ее скважиной. Схема призабойной части скважины приведена на рисунке 3. Рассчитывали смещение Rб стенки в т. А (боковая стенка) и Rв в т. В (верхняя стенка).

После необходимых преобразований формулы для расчета изменения компонент напряжений за боковой стенкой наклонной скважины внутри контура приняли вид:

Rбi = ; (8)

tбi = , (9)

где R0i = Ri / Rн; М = (р + рб)/2; N = (р – рб)/2; р = рг·sin2 + pб·соs2.

А формулы для расчета изменения компонент напряжений над верхней стенкой наклонной скважины внутри контура приняли вид:

Rвi = ; (10) tвi = . (11)

По формуле (5) определяются величины смещения выделенных элементов, а по формуле (6) величины смещения стенки в т. А и В. Расчет оформлен в виде "Методики расчета упругого смещения стенок скважины после вскрытия горной породы бурением", утвержденной и принятой к использованию институтом ПермНИПИнефть.

В третьем разделе приведены результаты экспериментального изучения проявления масштабного эффекта при определении модуля упругости горных пород по штампу применительно к расчету смещения стенок скважины. Опыты проведены на блоках мрамора, известняка, песчаника и каменной соли. Вдавливались штампы диаметром от 1,5 до 16 мм на установках УМГП-3 и RMS фирмы SCHENCK TREBEL, рассчитанной на нагрузки от 0 до 100 кН.

Методическими опытами подтверждено, что распределение модуля упругости С по штампу не противоречит нормальному закону, и показана необходимость на каждом уровне проводить не менее трех измерений.

Изучение проведено в два этапа. На первом этапе с использованием метода сравнения средних и t-критерия Стьюдента была подтверждена статистическая значимость влияния диаметра штампа d на величину С горных пород. На втором этапе проведено изучение зависимостей С от d.

Результаты определения модуля упругости С известняка при вдавливании штампов различных диаметров приведены на рисунке 4.

а б

Рисунок 4 - Зависимости

С от d (а) и s от d (б) для известняка

Из рисунка 4,а видно, что по мере увеличения диаметра штампа величина модуля С вначале несколько возрастает, а затем монотонно уменьшается. Максимум С наблюдался при диаметре штампа до 3 мм. Величина среднего квадратического отклонения (рисунок 4,б) только снижается. Аналогичные результаты получены на всех испытанных горных породах.

Диаметр скважины существенно больше возможного диаметра штампа. Поэтому основной интерес для решаемой задачи представляет падающая ветвь зависимости С от d. Для этой части графика выдвинута и проверена гипотеза о гиперболическом виде зависимости С от d:

С = , (12)

где х = 1/ d.

Н.Н. Головкиной было показано, что существующие методы не обеспечивают испытание горной породы при диаметре штампа более 16 мм. Поэтому определение величины асимптоты рекомендуется проводить по результатам испытаний горных пород при трех значениях диаметра штампа: 4,5 мм (первый уровень), 8 мм (второй уровень) и 16 мм (третий уровень). На каждом уровне следует выполнить по три-пять испытаний и рассчитать регрессию. Пример расчета уравнения регрессии для известняка приведен в таблице 3.

Таблица 3

Результаты регрессионного анализа

Из таблицы 3 следует, что полученные коэффициенты регрессии имеют высокую значимость (t >>t0,95 ). Величина лежит в пределах от 4708 до 7310 МПа. Применительно к расчету стенки скважины следует принять нижнее значение, т.е. = 4708 МПа. Для Ас следует принять среднее значение, т.е. Ас = 50409. Тогда формула (12) для испытанного известняка приняла вид

С = , МПа,

где d – диаметр штампа или скважины в мм. Подставив диаметр скважины, например, d = 216 мм, получим Ср = 4941 МПа, который и будет представлять собой нижнее расчетное значение модуля с надежностью 95 %.

В четвертом разделе приведены результаты разработки способа определения модуля упругости С и коэффициента бокового распора горной породы по промысловым данным. Возможность решения задачи обеспечивается неосесимметричным деформированием поперечного сечения наклонных и горизонтальных скважин. На рисунке 5 показана расчетная зависимость смещения стенок скважины от угла искривления (исходные данные по скважине, пробуренной в Западной Сибири: рг = 57 МПа; рс = 27 МПа; = 0,30; = у = 0,43 (допущение); С = 1500 МПа.

 Влияние угла искривления на смещение стенок скважины Из рисунка 5-20

Рисунок 5 - Влияние угла искривления на смещение стенок скважины

Из рисунка 5 видно, что по мере увеличения угла искривления скважины (зенитного угла ) величины смещения стенок по абсолютной величине и их отличие друг от друга быстро возрастают и достигают максимума в горизонтальной скважине. В вертикальной скважине смещение стенок невелико, практически осесимметрично и его измерение не достаточно для определения двух упругих характеристик горной породы.

В каждом поперечном сечении наклонной скважины необходимо выполнить два замера смещения стенок для последующего расчета двух характеристик: фактических С и в условиях скважины. Возможно измерение каверномером размеров поперечного сечения скважины в двух взаимно перпендикулярных направлениях или установка датчиков размера скважины в нижней части компоновки инструмента и их подключение к телеметрической системе. Например, некоторые конструкции роторных управляемых систем имеют невращаемый корпус или стабилизатор вблизи долота, в котором можно установить датчики размера скважины в направлении верхней и боковой стенок скважины.

Известными методами рассчитываем геостатическое давление горных пород рг и гидростатическое давление бурового раствора рс на рассматриваемой глубине. Далее в пределах заданного интервала пласта для статистически значимого количества поперечных сечений выписываем радиальные смещения боковой и верхней стенок наклонной скважины как разности измеренных в двух взаимно перпендикулярных направлениях и номинального Rн радиусов скважины и рассчитываем их статистические характеристики. Введя исходные данные в предложенную выше программу, и постепенно изменяя С и , добиваемся равенства измеренных и расчетных величин с заданной точностью.

Метод последовательных приближений предполагает определение начальных значений параметров Сн и н. Начальное значение коэффициента бокового распора всегда принимается равным единице. В этом случае задача становится осесимметричной и из уравнения (3) по средней величине смещения верхней стенки вычислим величину Сн. Например, измеренные средние значения Rб = - 0,69 и Rв = -2,85 мм. Тогда при н = 1

Сн = = = 1748 МПа.

Последующий расчет приведен в таблице 4.

Таблица 4 Расчет фактических значений и С

C, МПа   Смещение боковой стенки Смещение верхней стенки
 
1 1748  -2,840 -2,840
0,7 1748 -0,613 -3,040
0,7 1800 -0,776 -2,952
0,7 1850 -0,754 -2,871
0,65 1850 -0,434 -2,900
0,65 1860 -0,434 -2,887
0,67 1860 -0,559 -2,874
0,69 1860 -0,667 -2,862
0,69 1850 -0,690 -2,877
0,69 1860 -0,687 -2,862
0,691 1860 -0,693 -2,861
0,691 1862 -0,692 -2,858
0,691 1864 -0,692 -2,855
0,691 1868 -0,690 -2,849
0,6915 1867 -0,694 -2,850
0,6914 1867 -0,693 -2,850


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.