Реологические и фильтрационные свойства горных пород в условиях сложного трехосного нагружения
Введение ………………………………………………………………………………………………. 4
Глава 1. Экспериментальные исследования процессов деформирования,
разрушения и фильтрации в горных породах ……………………………………………. 13
1.1. Гостированные методы измерения механических свойств
материалов …………………………………………………………………………………………… 13
1.2. Исследования механических и фильтрационных свойств горных
пород с использованием условно трехосных установок. ………………………… 14
1.3. Установки истинно трехосного нагружения для изучения свойств
горных пород в условиях сложного трехосного нагружения ………………….. 21
1.4. Исследования механических и фильтрационных свойств горных
пород с использованием установок истинно трехосного нагружения. ……. 29
1.5. Классификация горных пород по реакции фильтрационных
свойств на изменение напряженного состояния …………………………………….. 37
1.6. Выводы по главе 1………………………………………………………………… 40
Глава 2. Напряженное состояние в окрестности скважины ………………. 41
2.1. Распределение напряжений на стенках скважины при отсутствии
бокового распора ………………………………………………………………………………….. 42
2.2. Распределение напряжений на стенках скважины при наличии
бокового распора ………………………………………………………………………………….. 47
2.3. Распределение напряжений в окрестности кончика
перфорационного отверстия в обсаженной скважине ……………………………. 50
2.4. Выводы по главе 2………………………………………………………………… 51
Глава 3. Объекты исследования и методика проведения испытаний … 51
3.1. Объекты исследования …………………………………………………………. 51
3.2. Экспериментальное оборудование ………………………………………… 55
3.3. Подготовка кернового материала ………………………………………….. 60
3.4. Ультразвуковое прозвучивание образцов с целью определения
степени анизотропии упругих свойств пород ………………………………………… 61
3.5. Программы нагружения образцов …………………………………………. 64
3.5.1. Программа нагружения образца, отвечающая напряжениям,
действующим на контуре необсаженной скважины при отсутствии
бокового распора ………………………………………………………………………………. 64
3.5.2. Программа нагружения образца, отвечающая напряжениям,
действующим на контуре необсаженной скважины при наличии бокового
распора 66
3.5.3. Программа нагружения образца, отвечающая напряжениям,
действующим в окрестности кончика перфорационного отверстия ……. 67
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований …………………… 68
4.1. Результаты испытаний пород второй категории ……………………. 70
4.1.1. Приразломное месторождение ………………………………………….. 70
4.1.2. Киринское месторождение ……………………………………………….. 78
4.1.3. Уренгойское месторождение …………………………………………….. 83
4.2. Результаты испытаний пород третьей категории …………………… 95
4.2.1. Приразломное месторождение ………………………………………….. 95
4.2.2. Киринское месторождение ……………………………………………….. 98
4.3. Сводные результаты испытаний………………………………………….. 100
4.4. Обсуждение результатов …………………………………………………….. 111
4.5. Выводы и практические рекомендации ……………………………….. 116
Заключение ………………………………………………………………………………………. 121
Список литературы …………………………………………………………………………… 126
Во введении обоснована актуальность рассматриваемых в работе проблем, сфор- мулированы цели и задачи диссертационной работы, излагается научная новизна и практическая ценность полученных результатов, кратко изложена структура диссер- тации.
В первой главе проведен анализ современного состояния экспериментальных ис- следований процессов деформирования, разрушения и фильтрации в горных породах. Описана история развития методологии и подходов, получивших наиболее широкое распространение. Экспериментальными и теоретическими исследованиями механиче- ских и фильтрационных процессов в горных породах занимались С.А. Христианович, Е.И. Шемякин, А.Х. Мирзаджанзаде, М.А. Садовский, В.Н. Щелкачев, Ю.П. Желтов, А.Н. Гузь, В.Н. Николаевский, А.Г. Протосеня, P.M. Тер-Саркисов, К.С. Басниев, Г.П. Черепанов, В.Г. Быков, С.М. Капустянский, А.Н. Ставрогин, В.М. Добрынин, Ч. Джегер, Д. Друккер, В. Прагер, К.Терцаги, М. Зобак, М. Маскет, Г. И. Баренблатт, В.М. Ентов, В. М. Рыжик, Р.Л. Салганик и др. Основным способом изучения свойств горных пород был и остается экспериментальный подход. Для горных пород харак- терны большие разбросы механических и фильтрационных характеристик даже для слоев, залегающих в непосредственной близости друг от друга.
Описаны гостированные методы изучения механических свойств геоматериалов. Представлен обзор исследований механических и фильтрационных свойств горных пород с использованием установок условно трехосного нагружения (УУТН), постро- енных по схеме Кармана. Такие установки производятся серийно и используются в большинстве лабораторий по исследованию механических свойств горных пород. Схема нагружения предполагает приложение нагрузки по всей поверхности цилин- дрического образца, но независимо изменять ее можно по оси и по боковой поверхно-
сти образца. Главным недостатком установок является то, что они не позволяют мо- 8
делировать реальные геомеханические условия в горном массиве, которые могут быть существенно трехмерными.
Приведен аналитический обзор, описание и классификация установок истинно трехосного нагружения (УИТН), перечислены ключевые исследования, реализуемые с их помощью. Исследования с применением УИТН дают наиболее полную информа- цию о свойствах горной породы. В отличие от УУТН образец для испытаний на УИТН имеет форму параллелепипеда, а нагрузка прикладывается одновременно и независимо по каждому из трех взаимно ортогональных направлений. Универсально- го конструктивного решения для таких установок в настоящий момент нет, поэтому в мире нет двух одинаковых УИТН.
Описаны основные современные направления исследований в области геомеха- ники с использованием УИТН. На УИТН (как и на УУТН) таковыми являются: изу- чение закономерностей механического поведения горных пород различных литотипов в зависимости от уровня и характера нагружения, оценка влияния естественной структуры пород, различного рода дефектов на деформационные и прочностные свойства, порового давления на протекающие механические процессы, типа напря- женного состояния на фильтрационные свойства. Наибольшее внимание на протяже- нии всей истории проведения испытаний на УИТН уделяется изучению влияния средней компоненты главных напряжений на процессы деформирования, разрушения и фильтрации, а также физическому моделированию реальных процессов, происхо- дящих на горных выработках и пластах месторождений.
Представлено описание классификации горных пород по реакции фильтрацион- ных свойств на изменение напряженного состояния, предложенной ранее в ИПМех РАН [6]. В лаборатории геомеханики ИПМех РАН были испытаны образцы пород из многих регионов РФ, с разным литологическим составом и глубиной залегания. Дан- ные эксперименты позволили установить, что изменение проницаемости горных по- род при неравнокомпонентном нагружении определяется прежде всего уровнем воз- никающих в породе касательных напряжений. По характеру реакции горных пород на возникающие касательные напряжения оказывается возможным разделить их на три категории. Приводятся результаты, полученные представителями различных отече- ственных и зарубежных научных школ, подтверждающие правомерность данной классификации. Систематизация результатов, полученных в рамках работы, выполне- на с использованием классификации.
Во второй главе проведен теоретический анализ распределения напряжений в окрестности скважин различных конструкций забоя скважины и для разных началь- ных условий в пласте.
В первом разделе рассматриваются напряжения на стенках скважины при равно- мерном исходном начальном сжатии пород в пласте. Для описания данного случая используется решение задачи Ламе, записываемое в терминах эффективных напряже- ний, действующих на грунтовый скелет породы в окрестности скважины:
2 2
=−( + )( )+ + ; =( + )( )+ + ; = + (1)
2
2
где Sz, Sθ, SR – осевая, кольцевая и радиальная компоненты эффективных напряжений, pc – давление в скважине, q – горное давление, rc – радиус скважины, r – расстояние до рассматриваемой точки от центра скважины.
Описано распределение напряжений на стенках необсаженной горизонтальной скважины для условий, когда боковое горное давление не равно вертикальному. Рас- сматриваемый случай можно представить, как суперпозицию двух задач: всесторон- него равномерного сжатия боковым горным давлением при наличии давления внутри скважины (первая задача) и одноосного сжатия скважины в вертикальном направле- нии разностью вертикального и бокового горных давлений (вторая задача). Суперпо- зиция полей напряжений, получаемых на основе решений двух задач:
=
=
( + ) 2 ( + ) 3 4
( +1)(1+ )− ( −1)(1+ )cos2
2 2 2 4
( + ) 2 ( + ) 3 4 4 2
( +1)(1− )− ( −1)(1+ − ) 2 (2)
2 22 4 2 = ( + )
Здесь θ – угол от горизонтали до рассматриваемой точки, α – отношение горизон- тального горного давления к вертикальному (боковой распор).
Описано распределение напряжений в окрестности конца перфорационного от- верстия в обсаженной скважине. На основе задачи о напряженном состоянии в окрестности сферической полости, нагруженной внутренним давлением и внешней всесторонней сжимающей нагрузкой, представлено решение в терминах эффектив- ных напряжений в окрестности конца отверстия:
3 1 3
=−( + )( )+ + ; = = ( + )( )+ + (3) 3 2 3
В третьей главе представлены объекты исследования, экспериментальное обору- дование, применяемое в рамках работы, а также детально изложена методика прове- денного физического моделирования.
Объектами исследования являются породы продуктивных пластов Киринского и Приразломного месторождений, а также ачимовских отложений Уренгойского газо- конденсатного месторождения. Дано краткое описание месторождений и план испы- таний для каждого объекта.
Для пород Приразломного и Киринского месторождений проводилось моделиро- вание процессов деформирования и фильтрации в условиях, реально возникающих на стенках необсаженной скважины, причем для Приразломного было рассмотрено два потенциальных исходных состояния пласта: 1) равномерное всестороннее сжатие горным давлением; 2) величина бокового горного давления составляет 40% от вели- чины вертикального горного давления.
На породах ачимовских отложений Уренгойского ГКМ проведено физическое моделирование реальных напряженных состояний, возникающих в окрестности необ- саженной скважины и кончика перфорационного отверстия в обсаженной скважине.
Испытания проводились на истинно трехосной установке ИСТНН (рис. 1). Она позволяет нагружать образцы породы, представляющие собой кубы с гранью 40 или 50 мм, независимо по трем осям и непрерывно измерять их проницаемость в ходе
нагружения. Это дает возможность воссоздавать в ходе опытов любые напряженные состояния, возникающие в призабойной зоне пласта при бурении скважины, ее освое- нии и эксплуатации, и изучать их влияние на фильтрационные свойства породы. Наибольшее усилие сжатия по каждой из осей нагружения – 500 кН. Система обору- дована двумя газовыми расходомерами, позволяющими производить измерения в широком диапазоне величин: от 0,5 мл/мин до 5 л/мин. Дано описание основных ком- понентов ИСТНН, методики измерения проницаемости.
Рис. 1. Установка ИСТНН
Были разработаны программы нагружения для изучения механических и филь-
трационных свойств пород на установке ИСТНН для каждого рассматриваемого слу- чая. Они были составлены на основе анализа напряжений в окрестности скважины для условий и геометрий забоя, описанных во второй главе. Согласно разработанным программам, напряжения S1, S2, S3, прикладываемые к граням образца в нагружаю- щем узле установки ИСТНН, соответствуют напряжениям Sz, Sθ, SR, действующим на грунтовый скелет в окрестности скважины, или напряжениям Sθ, Sφ, SR в окрестности конца перфорационного отверстия.
На рис. 2. представлены схемы программ для каждого моделируемого случая. Все программы состоят из трех этапов: 1) точка А соответствует напряжениям, действу- ющим на грунтовый скелет до начала бурения скважины; 2) точка B соответствует состоянию, когда скважина пробурена и давление на ее забое равно пластовому; 3) участок BC соответствует понижению давления на забое скважины. Третий этап длится до тех пор, пока образец не будет разрушен, или напряжения не достигнут значений, соответствующих максимально возможной депрессии.
Четвертая глава посвящена описанию результатов проведенных эксперимен- тальных исследований 18 образцов пород Приразломного, 9 образцов пород Кирин- ского месторождения, 21 образец ачимовских отложений Уренгойского ГКМ.
11
Таблица 1. Результаты Приразломного месторождения
физического моделирования на образцах
Рис. 2. Типы программ нагружения образцов
No Программа нагру- Глубина, К0, мД образца жения м
К/К0 Напряжение разруше- ния S3*, МПа
0,15 2,1
0,2 6,6
0,32 5,4
0,51 2,0
0,43 3,6
0,42 3,5
0,03 Разруш. при депрессии 0,1 2,0
0,15 3,4 0,15 6,25 0,1 4,9 0,35 5,5 0 5,4 0,12 6,5 0 7,5 0,2 6,9 0 4,2 0,1 2,2 8,0 4,4
П3-4 П5-4 П7-4 П6-4 П11-4 П11-5 П-11 П10-4 П1-4 П2-4 П8-4 П4-4 П1-6 р П2-9 р П5р П7р П8-6 р П10-6 р П-16 р
«Скважина» «Скважина» «Скважина» «Скважина» «Скважина» «Скважина» «Скважина» «Скважина» «Скважина» «Скважина» «Скважина» «Скважина»
«Боковой распор» «Боковой распор» «Боковой распор» «Боковой распор» «Боковой распор» «Боковой распор» «Боковой распор»
2453,6 572 2514,75 5,7 2517 6,7 2521 20.1 2528,75 3,6 2528,75 15 2530 12,1 2537,5 2,6 2542,75 68 2548,5 8,5 2558 10,5 2566,75 5,6 2542,75 0,75 2548,5 8.2 2514,75 1.2 2517 16,9 2558 0,23 2537,5 2,6 2530 20,3
По результатам испытаний для каждого образца были построены эксперимен- тальные кривые деформирования, временные зависимости изменения проницаемости, совмещенные с реальными программами нагружения, и зависимости деформаций (ползучести).
Для пород Приразломного и Киринского месторождений проведено физическое моделирование процессов деформирования и фильтрации в окрестности необсажен- ных горизонтальных и вертикальных скважин при наличии или отсутствии в пласте бокового распора, а также получено изменение проницаемости в ходе деформаций ползучести.
В табл. 1 представлены результаты испытаний пород Приразломного месторож- дения (К0 – начальная проницаемость образца, К/К0 – отношение конечной проницае- мости к начальной). Как видим, для одинаковых глубин залегания при наличии боко- вого распора разрушение образцов происходило в основном при более высоких зна- чениях напряжения S3*.
На рис. 3, в качестве примера, представлены результаты испытаний образца No К- 4/7 Киринского месторождения. На кривых деформирования по оси ординат отложен параметр нагружения – монотонно возрастающее кольцевое напряжение S2. На начальном этапе нагружения порода деформировалась упруго, проницаемость при этом упала на 20%. При дальнейшем росте касательных напряжений произошел пе- реход к неупругому деформированию, падение проницаемости продолжалось практи- чески монотонно. При переходе к абсолютно неупругому деформированию скорость изменения проницаемости возросла, конечная зарегистрированная проницаемость со- ставила лишь 60% от начальной.
Рис. 3. Программа нагружения, изменение проницаемости и кривые деформирования образца (v — объемная деформация) К-4/7 Киринского месторождения
На рис. 4 представлены кривые ползучести и соответствующие кривые изменения проницаемости во времени при пяти величинах напряжений. По оси ординат отложе- ны изменения деформации (радиальной компоненты) и проницаемости по сравнению с их величинами при остановке нагружения.
При первых четырех остановках нагружения образец демонстрировал затухаю- щую ползучесть. Проницаемость при этом уменьшалась, но незначительно. По мере роста касательных напряжений, изменение фильтрационных свойств в процессе пол- зучести становилось более
заметным, и наиболее силь-
но уменьшение проницае-
мости проявилось при
S2 = 76.9 МПа. Во время по-
следней остановки нагру-
жения образец перешел к
ускоряющейся ползу чести,
что привело к разрушению.
Как видно из графиков, имеет место корреляция между процессами ползуче- сти и изменением проница- емости. Для определения характера и тесноты связи данных процессов были применены базовые методы статистического анализа, в частности, корреляционный анализ.
Рис. 4. Ползучесть и проницаемость образца К-4/7
Для каждой пары кривых ползучесть-проницаемость вычислялся линейный коэф- фициент корреляции: отношение коэффициента ковариации к произведению средних квадратических отклонений:
В табл. 2 представлены сводные результаты корреляционного анализа образца Киринского месторождения. Коэффициенты корреляции рассчитывались между де- формациями в радиальном направлении (ось разгрузки) и изменением проницаемо- сти.
Как видим, абсолютные значения коэффициента корреляции близки к единице, что свидетельствует о сильной положительной связи между величинами. При 12.8 и 10.8 МПа имеет место менее тесная связь (однако, так же высокая), чем при большем уровне напряжений. Это может быть связано с различными этапами деформирования образца и текущем соотношением упругих и неупругих деформаций в образце. В це- лом, на разных этапах нагружения в испытанных образцах наблюдались высокие кор- реляции как при падении проницаемости с ростом деформаций, так и ее увеличении (причем как постепенном, так и скачкообразном). В среднем наибольшая корреляция в каждом опыте наблюдалась во время этапов интенсивного деформирования ползу-
Таблица 2. Коэффициент корреляции между изменением проницаемости и ростом радиальных деформаций ползучести
К-4/7
Величина ра- диального напряжения, МПА
Коэф. корре- ляции r
12,8 0.715
10,8 0.724
3,2 0.859
2,7 0.916
2,2 0.960
1,7 0.992
1,2 0.995
чести, а также во время развития деформаций, приво- дящих к разрушению. Для изучения точной причинно- следственной связи необходимо проведение исследова- ний, включающих томографию горных пород, реги- страцию акустической эмиссии. Эти методы планирует- ся использовать в дальнейших исследованиях.
В таблице 3 приведены результаты эксперимен- тальных исследований для пород Киринского место- рождения. Обозначения в таблице аналогичны преды- дущим.
Таблица 3. Результаты физического моделирования ме- ханических и фильтрационных процессов на образцах Киринского месторождения
No Интервал образца по керну, м
К-10 2776 К-4/2-1 2972 К-3/4 2872 К-2/2 2862 К-2/2-1 2862 К-1 2776 К4-7 2972 К-1/2 2776 К-3/7 2872
Начальная проницаемость К0, мД 7493
59
20
5566
1912
4827
74,9
К/К0 Напряжение S3*, МПа
0,11 2,9 0,53 5,45 1,4 7,3
0 8,6 0,36 5,1 0,1 4,5 0,6 0,9 0,62 4,7
1,3 Разруш. при депрессии
Измерение проницаемости исследуемых пород Приразломного и Киринского ме- сторождений при трехосном неравнокомпонентном сжатии показало существенную зависимость фильтрационных характеристик от напряженно-деформированного со- стояния.
Проведенные исследования подтверждают тот факт, что напряжения в призабой- ной зоне пласта могут вызывать как уменьшение, так и увеличение фильтрационных характеристик пласта и продуктивности скважин.
В работе также была проведена серия экспериментов по физическому моделиро- ванию механических и фильтрационных процессов в продуктивных пластах ачимов- ских отложений УГКМ при понижении давления в скважине. Рассмотрены две воз- можных геометрий забоя: необсаженная скважина, перфорационное отверстие в об- саженной скважине. Исследовались породы из разных интервалов залегания, взятые из трех скважин. Для некоторых образцов также исследовалась взаимосвязь процес- сов ползучести и проницаемости с применением аналогичных методов корреляцион- ного анализа. Проведенные испытания позволили сделать ряд практических выводов относительно применимости методов увеличения нефтеотдачи, основанных на ис- пользовании упругой энергии пласта, и параметров их реализации.
Были выявлены закономерности в изменении фильтрационных свойств изучае- мых терригенных пород ачимовских отложений в ходе моделирования. По результа- там испытаний предложена феноменологическая модель эволюции проницаемости исследованных терригенных пород ачимовских отложений в процессе вязкоупруго- пластического деформирования при моделировании понижения давления в скважине:
1) Первый этап характеризуется снижением проницаемости в результате ком- пакции при всестороннем равномерном сжатии. При переходе к напряженному состо- янию в окрестности скважины при нулевой депрессии скорость падения проницаемо- сти уменьшается. Для некоторых пород, в частности алевролитов, снижение фильтра- ционных свойств на данном этапе было незначительно в силу изначально малой про- ницаемости и меньшей интенсивности деформирования.
2) На втором этапе проницаемость пород не изменялась либо ее изменение было незначительно по сравнению с другими этапами. Данный этап связан с началом про- цесса понижения давления в скважине, сопровождающимся дальнейшим ростом каса- тельных напряжений в образце. Во время данного этапа породы деформировались либо упруго, либо происходил переход к неупругому деформированию.
3) На третьем этапе инициируется постепенный рост проницаемости. Начало этапа связано с ростом в породах касательных напряжений, приводящих к заметным деформациям ползучести и росту объемной деформации.
4) На четвертом этапе наблюдается скачкообразный рост проницаемости, свя- занный с появлением и развитием макротрещин в образцах, что может происходить либо в результате достижения критических значений либо касательными напряжени- ями, либо деформациями в результате ускоряющейся ползучести.
На рис. 5 и 6 представлены программы нагружения, кривые изменения проницае- мостей и кривые деформирования образцов Ач-10 и А-5 ачимовских отложений. Об- разец Ач-10 был испытан по программе перфорационного отверстия, образец А-5 – по программе необсаженной скважины. Образец Ач-10 взят с глубины 3629.8 м и обла- дал начальной проницаемостью 22.5 мД. Образец А-5 изготовлен из керна другой скважины с глубины 3825 м и обладал начальной проницаемостью 0.13 мД.
Рис. 5. Изменение приложенных напряжений и проницаемостей образцов Ач-10 и А-5 ачимовских отложений
На первых двух этапах деформации были преимущественно упругими. При переходе к третьему этапу по мере увеличения касательных напряжений инициируется рост проницаемости, протекающий с увеличением объемной деформации и соответствующий некоторой величине депрессии. При переходе к четвертому этапу наблюдается скачкообразное увеличение деформаций, связанное с растрескиванием породы, и резкое увеличение проницаемости.
Рис. 6. Кривые деформирования и объемной деформации образцов Ач-10 и А-5
Сводные результаты испытаний пород ачимовских отложений Уренгойского ГКМ представлены в таблице 4. Для каждого образца показаны критические значения кольцевой компоненты напряжений. На основе экспериментальных данных были рас- считаны значения депрессий Δp на забое скважины, приводящих к растрескиванию пород.
Таблица 4. Результаты физического моделирования на образцах Уренгойского ме- сторождения
No No образца Скважины
A-6 1 A-11 1
A-4 1
A-5 1
A-8 1 A-10 1 A-3 1 A-2 1 A-7 1 A-1 1 A-9 1 А-17 2
Программа нагружения
Открытый ствол Перфорация Перфорация Открытый ствол Открытый ствол Перфорация Открытый ствол Открытый ствол Открытый ствол Открытый ствол Перфорация Перфорация
Глубина отбора, м 3836
3836
3825
3825
3825
3794
3794
3793
3793
3766
3766
3727
k0, Sθ, Δp, мД МПа МПа 3.7 115 24
0.2 85 21.6 0.18 90 30 0.13 92 16 0.14 не разруш 2.41 82 25.4 2.41 63 22 1.61 68 4.8 1.61 81 11.3 2.02 110 26.4 2.04 105 38.8
0.027 98.5 40.1
17
А-22 2 A-32 2 A-42 2 A-52 2 А-61 2 Ач-6 3
Ач-7.3 3
Ач-7.4 3
Ач-10 3
Перфорация
Перфорация Открытый ствол Перфорация Открытый ствол Открытый ствол Открытый ствол Перфорация Перфорация
3730 0.1 3740 0.001 3730 0.1 3749 0.013 3730 0.5 3625 34.8 3628 18.9 3628 24.1 3630 22.5
98.5 40.1 не разруш
88.3 33.3 не разруш
98.5 18.6 61.6 5.5 74.6 12.4
71 22.4 85.5 31.7
Характер разрушения пород ачимовских отложений был преимущественно хруп- ким, вследствие чего наблюдался скачкообразный рост проницаемости, вызванный появлением макротрещин. Конечную проницаемость не всегда удается точно зареги- стрировать в силу нарушения герметичности оболочки образца.
Разрушение пород при моделировании открытого ствола скважины в среднем происходило при меньших депрессиях, однако для однозначного вывода об опти- мальной конструкции забоя для данных условий требуется большее количество испы- таний. Таким образом, одним из факторов при реализации способности пород увели- чивать проницаемость является правильный выбор геометрии забоя скважины.
Ползучесть исследованных пород трех месторождений при докритических значе- ниях максимального главного напряжения и соответствующих величинах максималь- ного касательного напряжения была затухающей, что характерно для начальных эта- пов развития ползучести, а ее влияние на фильтрационные свойства незначительно: проницаемость при этом либо уменьшалась (это может быть связано со сдвигом, раз- воротом и перекомпоновкой зерен матрицы, проявлением пластических свойств це- мента), либо оставалась на одном уровне. Установившийся режим ползучести отсут- ствовал или был непродолжительным, быстро приводя к появлению третьей стадии ползучести.
Как показали испытания, по мере роста деформаций проницаемость может суще- ственно и необратимо уменьшаться, особенно при наличии в составе глинистых при- месей. В ходе деформирования может происходить увеличение проницаемости, как постепенное, так и скачкообразное. Первое может быть вызвано увеличением порово- го пространства при дилатансии породы, либо появлением и развитием микротрещин в ходе деформирования. Второе — связано с образованием и развитием макротрещин в материале при достижении деформациями критических значений.
Таким образом, ключевым фактором, определяющим возможность повышения проницаемости породы при изменении напряженно-деформированного состояния, является не только уровень касательных напряжений, но и длительность их действия. Правильный учет этого фактора при эксплуатации скважины может позволить повы- сить эффективность применения методов увеличения нефтеотдачи, основанных на геомеханическом подходе, не допуская при этом разрушения ствола скважины.
Описанная ранее классификация пород с точки зрения характера изменения про- ницаемости при создании в них напряжений была использована систематизации по- лученных результатов. По результатам испытаний породы были отнесены ко второй
(10 образцов Приразломного, 6 – Киринского и 18 образцов Уренгойского месторож- дений) и третьей (8 обр. Приразломного и 3 – Киринского). Три образца ачимовских отложений (упругое поведение и отсутствие необратимого изменения проницаемости в моделируемых диапазонах изменения напряжений) были отнесены к первой катего- рии.
Проведенные экспериментальные исследования подтвердили свойство пород вто- рой категории существенно и необратимо изменять проницаемость под действием напряжений, что может приводить к значительному изменению дебита скважин. При увеличении депрессии до определенного уровня проницаемость пород в призабойной зоне скважины может падать, когда деформация достигает некоторой критической величины, породы могут начать растрескиваться, что приводит не только к восста- новлению, но и улучшению фильтрационных свойств призабойной зоны. Эта способ- ность пород второй категории резко увеличивать свою проницаемость может быть использована на практике для повышения продуктивности скважин.
Если продуктивный пласт месторождения сложен породами третьей категории, единственно возможным выходом для сохранения естественной проницаемости явля- ется недопущение роста касательных напряжений в окрестности скважины, напри- мер, путем нарезания глубоких щелей до создания депрессии.
Заключение
1. В результате исследования фильтрационных, деформационных и реологиче- ских свойств пород шельфовых нефтегазовых месторождений Киринское и При- разломное, а также низкопроницаемых пород ачимовских отложений Уренгойского ГКМ, на установке истинно трехосного нагружения получены соответствующие зави- симости их изменения в условиях реальных напряжений, возникающих в призабой- ной зоне скважин.
2. На основе проведенного анализа напряженного состояния в окрестности сква- жин для разных исходных пластовых состояний и конструкций забоя разработаны программы нагружения на установке ИСТНН, соответствующие рассматриваемым условиям.
3. Выполнено физическое моделирование процессов деформирования и фильтра- ции в окрестности скважины для условий Приразломного месторождения для двух
исходных состояний пласта: случая равномерного всестороннего изначального горно- го давления, а также случая наличия в пласте бокового распора. Установлено влияние бокового распора на устойчивость стенок скважины.
4. Для условий Уренгойского ГКМ проведены опыты по моделированию пониже- ния давления в необсаженной скважине и в обсаженной скважине с перфорационным отверстием. Предложена феноменологическая модель эволюции проницаемости при понижении давления в скважине.
5. Исследован характер изменения проницаемости и процессов ползучести гор- ных пород-коллекторов в ходе моделирования, установлено влияние ползучести на фильтрационные свойства пород. В результате проведенного статистического анализа установлена корреляционная связь между характером роста деформаций ползучести и
изменением проницаемости пород. Показано, что ползучесть может различным обра- зом влиять на проницаемость пород в зависимости от характера происходящих при этом процессов: заплывание фильтрационных каналов, дилатансия, образование мик- ро- и макротрещин. Изучен характер изменения проницаемости при протекании дан- ных процессов. Систематизация результатов экспериментальных исследований вы- полнена в рамках предложенной в Институте проблем механики РАН классификации горных пород по реакции фильтрационных свойств на возникающие в породе каса- тельные напряжения.
6. На основе проведенных экспериментальных исследований реологических и фильтрационных свойств горных пород-коллекторов месторождений углеводородов и их взаимосвязи намечены подходы к повышению качества скважин. Для исследован- ных пород ачимовских отложений вычислены значения депрессий, при которых воз-
можно реализовать увеличение проницаемости пород в призабойной зоне скважины. Сделан предварительный вывод об оптимальной конструкции забоя скважин для условий данного месторождения.
Автор выражает искренние благодарность и признательность научному руководи- телю В.И. Кареву за постановку задачи, ценные советы, постоянные внимание и под- держку на протяжении всех лет руководства. Автор благодарен всему коллективу ла- боратории геомеханики ИПМех РАН, в особенности заведующему Ю.Ф. Коваленко за плодотворные обсуждения, неоценимую консультативную помощь и руководство экспериментом; Н.И. Шевцову и Ю.Н. Семенову за помощь в подготовке и проведе- нии экспериментов; Т.О. Чаплиной за полезные замечания и всестороннее содей- ствие. Отдельно хотелось бы выразить благодарность за наставничество и обучение технике эксперимента покойным А.А. Сиротину и Ю.В. Сидорину, создавшим воз- можность проведения данных исследований и безупречно осуществлявшим до по- следнего дня своей жизни техническое обслуживание и эксплуатацию эксперимен- тального оборудования.
Актуальность.
Геомеханические и геофизические исследования показали, что
возникающее в породах напряженное состояние оказывает большое влияние
на их механические и фильтрационные свойства. Строительство подземных
сооружений, работы, связанные с добычей твердых полезных ископаемых и
углеводородов, приводят к изменению трехмерного напряженного состояния
части горного массива. Изучая механизмы деформирования породы при
изменении напряженного состояния, можно узнать характер ее разрушения и
эволюции механических свойств, что имеет ключевое значение для
предотвращения аварийных ситуаций, надежного строительства различного
рода конструкций, а также эффективной и безопасной разработки и
эксплуатации скважин и горных выработок. В настоящее время проводится
широкий спектр исследований деформационных, прочностных и
фильтрационных характеристик горных пород в условиях трехмерного
напряженного состояния. Все они основаны на экспериментальном изучении,
так как эти свойства определены самой природой и не могут быть получены
расчетным путем. Для горных пород характерны существенные различия
свойств, даже если они залегают в непосредственной близости друг от друга.
Сегодня большая часть лабораторных исследований проводится по
традиционной условно трехосной схеме с использованием установок
кармановского типа. Образцы для испытаний имею цилиндрическую форму,
нагрузка прикладывается по оси образца и по его боковой поверхности, что не
позволяет в полной мере воспроизводить реальные трехмерные напряженные
состояния, возникающие в массиве горных пород. В реальных геотехнических
условиях в горных породах, грунтах напряжения, действующие в трех
направлениях могут быть существенно различными. Для моделирования
В работе проведены исследования фильтрационных, деформационных и
реологических свойств пород шельфовых нефтегазовых месторождений
Киринское и Приразломное, а также низкопроницаемых пород Уренгойского
ГКМ, на установке истинно трехосного нагружения в условиях реальных
напряжений, возникающих в призабойной зоне скважин. Изучен характер
изменения проницаемости и процессов ползучести горных пород под
действием неравномерного напряженно-деформированного состояния пласта,
их взаимовлияния. Результаты экспериментальных исследований
представлены в рамках предложенной в Институте проблем механики РАН
условной классификации горных пород по реакции на возникающие в них
касательные напряжения.
Проведен анализ напряженного состояния в призабойной зоне пласта для
разных пластовых условий и конструкций забоя. Определена степень
анизотропии упругих свойств исследуемых пород. Созданы программы
нагружения на установке ИСТНН, соответствующие реальным условиям для
каждой породы. Проведено физическое моделирование процессов
деформирования и фильтрации при изменении неравнокомпонентного
напряженного состояния, в том числе моделирование процесса ползучести.
Моделирование процесса понижения давления в скважине для условий
Приразломного месторождения выполнено для двух исходных состояний
пласта: случая равномерного всестороннего изначального горного давления, а
также для случая наличия в пласте бокового распора, равного 0.4. Показано,
что разрушение пород Киринского и Приразломного месторождений
происходило в основном при давлениях на забое скважины выше пластовых.
Для условий Уренгойского ГКМ были проведены опыты по
моделированию понижения давления в необсаженной скважине, а также в
обсаженной скважине с перфорационным отверстием. Предложена
феноменологическая модель эволюции проницаемости при понижении
давления в скважине.
Определены зависимости фильтрационных свойств различных типов
горных пород от вида и уровня напряженно-деформированного состояния, с
последующим описанием механизмов изменения проницаемости и развития
ползучести. Показано, что предварительные исследования свойств породы
конкретного месторождения и проведение соответствующих расчетов
позволяют выбирать конструкцию забоя и величину создаваемых на забое
давлений, которые обеспечивают максимальные дебиты скважин.
Показано, что учет явления ползучести горных пород при создании
моделей и изучении деформационных свойств имеет большое значение при
прогнозировании долговременной прочности скважин, особенно в случае
необсаженного ствола. Установлено влияние ползучести на проницаемость
горных пород из коллекторов ряда исследованных месторождений при
напряженных состояниях, отвечающих реально возникающим в окрестности
скважин при различных конструкциях их забоя. Показано, что характер
влияния зависит от величины и вида напряженного состояния, при котором
она происходит. Установлено, что явление ползучести негативно сказывается
на фильтрационных свойствах исследованных пород. Проницаемость пород-
коллекторов возрастает (и значительно) вследствие ползучести в случае, если
она со временем приводит к образованию в породе микро- и макротрещин или
ее разрушению.
Установлено, что кривые изменения проницаемости изучаемых пород
находятся в корреляционной зависимости с кривыми ползучести. Проведен
статистический анализ полученных зависимостей: установлена
корреляционная связь между характером роста деформаций ползучести и
изменением проницаемости пород. Показано, что ползучесть может
различным образом влиять на проницаемость пород в зависимости от
характера происходящих при этом процессов: заплывание фильтрационных
каналов, дилатансия, образование микро- и макротрещин. Одним из ключевых
факторов для реализации способности некоторых пород к увеличению
проницаемости является не только уровень и вид возникающих касательных
напряжений, но и длительность их действия. Правильный учет этого фактора
при эксплуатации скважины может позволить не допустить разрушения
стенок либо повысить эффективность применения методов МУН, основанных
на геомеханическом подходе.
На основе проведенных экспериментальных исследований реологических
и фильтрационных свойств горных пород-коллекторов месторождений
углеводородов и их взаимосвязи намечены подходы к повышению качества
скважин. Для исследованных пород ачимовских отложений вычислены
значения депрессий, при которых возможно реализовать увеличение
проницаемости пород в призабойной зоне скважины. Сделан
предварительный вывод о наиболее оптимальной конструкции забоя
скважины при условиях данного месторождения.
Автор выражает искренние благодарность и признательность научному
руководителю В.И. Кареву за постановку задачи, ценные советы, постоянные
внимание и поддержку на протяжении всех лет руководства. Автор благодарен
всему коллективу лаборатории геомеханики ИПМех РАН, в особенности
заведующему Ю.Ф. Коваленко за плодотворные обсуждения, неоценимую
консультативную помощь и руководство экспериментом; Н.И. Шевцову и
Ю.Н. Семенову за помощь в подготовке и проведении экспериментов; Т.О.
Чаплиной за полезные замечания и всестороннее содействие. Отдельно
хотелось бы выразить благодарность за наставничество и обучение технике
эксперимента покойным А.А. Сиротину и Ю.В. Сидорину, создавшим
возможность проведения данных исследований и безупречно
осуществлявшим до последнего дня своей жизни техническое обслуживание
и эксплуатацию экспериментального оборудования.
Публикации автора по теме диссертации:
1. Карев В. И., Химуля В.В., Шевцов Н.И. Экспериментальные
исследования процессов деформирования, разрушения и фильтрации в горных
породах // Известия российской академии наук. Механика твердого тела. 2021,
№ 5.
2. Karev V. I., Khimulia V. V. Physical modeling of deformation and filtration
processes in low-permeability reservoir rocks when implementing the directional
unloading method // E3S Web of Conferences. — 2021. — Vol. 266. — P. 01001.
3. Карев В. И., Коваленко Ю. Ф., Химуля В.В. Фильтрационные и
реологические характеристики низкопроницаемых пород-коллекторов при
моделировании направленной разгрузки пласта // Ученые записки
физического факультета Московского Университета. — 2021. — № 2.
4. Карев В.И., Коваленко Ю.Ф., Химуля В.В., Шевцов Н.И. Применение на
пластах-объектах хранения газа метода направленной разгрузки пласта //
Газовая промышленность, №7, 2021.
5. Карев В. И., Химуля В. В., Коваленко Ю. Ф. Влияние напряжений на
прочностные и фильтрационные свойства пород в окрестности
горизонтальной скважины // Процессы в геосредах. — 2018. — № 1 (14). — С.
746–756.
6. Карев В. И., Химуля В. В. Влияние напряженно-деформированного
состояния на фильтрационные характеристики пород–коллекторов
нефтегазовых месторождений // Ученые записки физического факультета
Московского Университета. — 2018. — № 4. — С. 1840405.
7. Карев В. И., Коваленко Ю. Ф., Химуля В. В. Влияние деформационных
процессов на проницаемость горных пород и устойчивость нефтяной
скважины // Ученые записки физического факультета Московского
Университета. — 2017. — № 4. — С. 1740501–1–1740501–7.
8. Химуля В.В. Лабораторное моделирование реологических и
фильтрационных процессов в пластах подземных хранилищ газа при
реализации метода направленной разгрузки пласта // Материалы
Международного молодежного научного форума ЛОМОНОСОВ-2021.
Москва, 2021.
9. Химуля В.В. Моделирование процессов деформирования и фильтрации
при использовании метода направленной разгрузки пласта на скважинах,
пробуренных на Ачимовские отложения // Физическое и математическое
моделирование процессов в геосредах: Шестая международная научная
конференция-школа молодых ученых; Сборник материалов. Москва, 2020. —
С. 229–230.
10. Karev V., Khimulia V. Physical modeling of deformation and filtration
processes in low-permeability reservoir rocks when implementing the directional
unloading method // Topical Issues of Rational Use of Natural Resources
Proceedings of the International Forum-Contest of Young Researchers 2020, St.
Petersburg, Russia.
11. Карев В. И., Химуля В. В. Влияние напряженно-деформированного
состояния на фильтрационно- емкостные характеристики пород-коллекторов
// Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах:
Четвертая международная школа молодых ученых; 2018. Москва: Сборник
материалов школы. С. 44–45.
12. Химуля В. В. Влияние деформационных процессов на проницаемость
горных пород и устойчивость нефтяной скважины // Физическое и
математическое моделирование процессов в геосредах: Третья
международная школа молодых ученых. Сборник материалов школы. Москва,
2017. С. 213–214.
13. Химуля В. В. Влияние деформационных процессов на проницаемость
горных пород и устойчивость нефтяной скважины // Материалы
Международного молодежного научного форума Ломоносов-2017 М.: МАКС
Пресс, 2017. — Москва: Москва, 2017. — С. 160–161.
14. Химуля В. В. Фильтрационные и реологические характеристики
низкопроницаемых пород-коллекторов при моделировании направленной
разгрузки пласта // Материалы Международного молодежного научного
форума Ломоносов-2020. Москва, 2020.
15. Химуля В. В. Влияние напряженно-деформированного состояния на
фильтрационно-емкостные характеристики пород-коллекторов // Материалы
Международного молодежного научного форума Ломоносов-2018. Москва:
2018.
1. Карев В.И., Коваленко, Ю.Ф., Негомедзянов В. Р. и др. // Технологии ТЭК.
2004. № 5. С. 18-23.
2. Климов Д.М., Карев В.И., Коваленко Ю.Ф. // Механика Твердого Тела № 6,
2015, С. 39- 48.
3. ПроектыПАО«Газпром»:Приразломноеместорождение//
http://www.gazprom.ru/about/production/projects/deposits/pnm/
4. Дежина И.Г., Спасенных М.Ю., Фролов А.С. и др. Актуальные
технологические направления в разработке и добыче нефти и газа: публичный
аналитический доклад – М., БиТуБи, 2017.
5. Василькова Н.А., Горева А.А., Данильченко В.А. и др. Государственный
доклад «О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов
Российской Федерации в 2016 и 2017 годах». Министерство природных
ресурсов и экологии Российской Федерации, 2018.
6. Селиванов К. С. Оценка прочности материала поверхности при его испытании
методом «скретч-тест» // Вестник УГАТУ. 2015. Т. 19, № 1 (67). С. 100–106.
7. Karman T. Festigkeitsversuche unter allseitigem Druck // Z. ver. deutsch. Ing., 1911.
8. Böker R. Die Mechanik der bleibenden Formanderungen in Kristallinisch
aufgebauten Körpern. Mitt. Forschingsarb. ver. deutsch. Ing., 1915, 175.
9. Воларович М.П., Томашевская И.С., Будников В.А. Механика горных пород
при высоких давлениях. Деформационные и прочностные свойства. М.: Наука,
1979. 152 с.
10.Воларович М.П., Баюк Е.И. Влияние всестороннего давления до 4000 кг/см 2
на упругие свойства образцов горных пород // Докл. АН СССР. 1960. Т. 135.
№1. С. 65–69.
11.Horibe T., Kobayashi R. Physical properties of coal-measures rocks under triaxial
pressure // J. Min. Soc. Japan. 1958. Vol. 74. P. 142-146.
12.Paterson M.S. A high-pressure, high-temperature apparatus for rock deformation //
Intern. J. Rock Mech. Mining Sci. 1970. Vol. 7. P. 517-526.
13.Zhang H., Li C.C. Effects of Confining Stress on the Post-Peak Behaviour and
Fracture Angle of Fauske Marble and Iddefjord Granite // Rock Mech. Rock En.
2019. Vol. 52. P. 1377–1385. doi: 10.1007/s00603-018-1695-7.
14.Zong Y, Han L, Jin Y, Zhao W, Meng L. Experimental Investigation on the Post-Peak
Short-Term and Creep Behavior of Fractured Sandstone // Energies. 2020. Vol. 13.
P. 598. doi: 10.3390/en13030598
15.Zong Y, Han L., Meng Q., Wang Y., Strength properties and evolution laws of
cracked sandstone samples in re-loading tests // Inter. J. Mining Sci. Tech. 2020.
Vol. 30, N2. P. 251-258, doi: 10.1016/j.ijmst.2019.03.004.
16.Wang Z., Shen M., Gu L., Zhang F. Creep Behavior and Long-Term Strength
Characteristics of Greenschist Under Different Confining Pressures // Geotech. Test.
J. 2018. V. 41, N1. P. 55-71. https://doi.org/10.1520/GTJ20170143
17.Nguyen T.S., Li Z., Su G., Nasseri M.H.B., Young R.P. Hydro-mechanical behavior
of an argillaceous limestone considered as a potential host formation for radioactive
waste disposal // J. Rock Mech. Geotech. En. 2018. V. 10. N6. P. 1063-1081. doi:
10.1016/j.jrmge.2018.03.010
18.Yang S., Hu B. Creep and permeability evolution behavior of red sandstone
containing a single fissure under a confining pressure of 30 MPa // Sci. Rep. 2020.
V. 10. N. 1900. doi: 10.1038/s41598-020-58595-2
19.Yang S., Huang Y-H., Ranjith P.G. Failure mechanical and acoustic behavior of brine
saturated-sandstone containing two pre-existing flaws under different confining
pressures // Engineering Fracture Mech. 2018. V. 193. P. 108-121. doi:
10.1016/j.engfracmech.2018.02.021.
20.Hamza O., Stace R. Creep properties of intact and fractured muddy siltstone // Int.
J. Rock Mech. Mining Sci. 2018. V. 106. P. 109-116.
21.Мартюшев Д.А., Галкин С.В., Шелепов В.В. Влияние напряженного состояния
горных пород на матричную и трещинную проницаемость в условиях
различных литолого-фациальных зон турне-фаменских нефтяных залежей
Верхнего Прикамья. // Вестник Московского университета. Геология. 2019.
№5. С. 44-52.
22.Хашпер А.Л., Аминев Т.Р., Федоров А.И., Жонин А.В. Исследование
зависимости проницаемости горной породы от ее напряженно-
деформированного состояния // Геол. Вестник. 2019. № 1. С. 133–140. DOI:
http://doi.org/10.31084/2619-0087/2019-1-10.
23.Хашпер А.Л., Аминев Т.Р., Федоров А.И., Жонин А.В. Исследование влияния
напряженно-деформированного состояния горной породы на ее
проницаемость // Геология, геоэкология и ресурсный потенциал Урала и
сопредельных территорий. 2019. № 7. С. 193-196.
24.Хашпер А.Л., Аминев Т.Р., Федоров А.И., Жонин А.В. Исследование
зависимости проницаемости горной породы от ее напряженно-
деформированного состояния // Геология, геоэкология и ресурсный потенциал
Урала и сопредельных территорий. 2018. № 6. С. 185-188.
25.Протодьяконов М. М., Ильиницкая Е. И., Карпов В. И. Методы исследования
механических свойств горных пород в условиях объемного напряженного
состояния // В сб. «Механические свойства горных пород». М.: Изд-во АН
СССР, 1963. С. 151-156.
26.Mogi K. Fracture and flow of rocks under high triaxial compression // J. Geophys.
Res. 1971. V. 76 P. 1255–1269. doi: 10.1029/ JB076i005p01255.
27.Lade PV. Rock strength criteria: the theories and the evidence // Comprehensive
rock engineering. 1993. N 1. P. 255–284.
28.Labuz J., Dai S-T., Papamichos E. Plane-strain compression of rock-like materials
// Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstr. 1996. N 33. P. 573–584.
29.Shi L., Li X., Bai B., Wang A., Zeng Z., He H. A Mogi-type true triaxial testing
apparatus for rocks with two moveable frames in horizontal layout for providing
orthogonal loads // Geotech. Test. J. 2017. N 40. P. 542–558.doi:
10.1520/GTJ20160242.
30.Sato M., Takemura T., Takahashi M. Development of the permeability anisotropy of
submarine sedimentary rocks under true triaxial stresses // Int. J. Rock Mech. Mining
Sci. 2018. V. 108. P. 118–127. doi:10.1016/j.ijrmms.2018.06.010.
31.GCTSTestingSystems.URL:
https://www.gcts.com/?s=prod_ver&p=products&ID=199#tab-1 (дата обращения
10.02.2021).
32.GDS Instruments. URL: https://www.gdsinstruments.com/gds-products/gds-true-
triaxial-apparatus (Дата обращения 10.02.2021).
33.Kwasnievski M., et al. (eds). True triaxial testing of rocks. 2013. Leiden: CRC
Press/Balkema, p. 365.
34.Georgieva T., Descamps F., Gonze N., et al. Stability assessment of a shallow
abandoned chalk mine of Malogne (Belgium) // Eur. J. Environ. Civ. En. 2020. P.
1-15. doi: 10.1080/19648189.2020.1762752.
35.Young R.P., Nasseri M.H.B. & Lombos L. Imaging the effect of the intermediate
principal stress on strength, deformation and transport properties of rocks using
seismic methods // In M. Kwasniewski et all. (eds), True triaxial testing of rocks.
2013. P. 311-318. Leiden : CRC Press/Balkema. 2013
36.Minaeian V., Dewhurst D. N., & Rasouli V. An Investigation on Failure Behaviour
of a Porous Sandstone Using Single-Stage and Multi-stage True Triaxial Stress Tests
// Rock Mechanics and Rock Engineering 53, pp. 3543–3562. 2020.
doi:10.1007/s00603-020-02134-y.
37.Rasouli V. A true triaxial stress cell (TTSC) used for simulations of real field
operations in the lab // In M. Kwasniewski et all. (eds), True triaxial testing of rocks.
2013. V. 4. P. 311-318.
38.Rezagholilou A., Sarmadivaleh M. Design and Application of a High-performance
True Triaxial Stress Cell // Insights Min. Sci. Technol. 2019. V. 1(5): 555573. doi:
10.19080/IMST.2019.01.555573.
39.Nabipour A. Experimental and numerical study of ultrasonic monitoring of hydraulic
fracture propagation. Doctoral dissertation. Curtin University. Australia, 2013. 222
p.
40.Minaeian V. True triaxial testing of sandstones and shales. Doctoral dissertation.
Curtin University. Australia, 2014. 220 p.
41.Li Z., Wang L., Lu Y. et al. Experimental investigation on True Triaxial Deformation
and Progressive Damage Behaviour of Sandstone // Sci. Rep. 2019. V. 9. N. 3386.
doi:10.1038/s41598-019-39816-9.
42.Baizhanov B., Katsuki D., Tutuncu A.N. et al. Experimental Investigation of Coupled
Geomechanical, Acoustic, and Permeability Characterization of Berea Sandstone
Using a Novel True Triaxial Assembly // Rock. Mech. Rock. Eng. 2019. V. 52. P.
2491–2503. doi: 10.1007/s00603-019-01816-6.
43.Feng X.-T., Zhang X., Kong R., Wang G. A novel mogi type true triaxial testing
apparatus and its use to obtain complete stress–strain curves of hard rocks // Rock.
Mech. Rock. Eng. 2015. V. 49(5). P. 1649–1662. doi:10.1007/s00603-015-0875-y.
44.Asahina D., Sato M, Takahashi M. Laboratory observations of fracture plane
reactivation induced by pore pressure in Kimachi sandstone // Proceed. Rock Dyn.
Summit. 2019. pp. 101-105. doi: 10.1201/9780429327933-14.
45.Asahina D., Pan P., Sato M. et al. Hydraulic and Mechanical Responses of Porous
Sandstone During Pore Pressure-Induced Reactivation of Fracture Planes: An
Experimental Study // Rock. Mech. Rock. Eng. 2019. V. 52. P. 1645–1656. doi:
10.1007/s00603-018-1706-8.
46.Feng X.-T., Zhao J., Zhang X. et al. A Novel True Triaxial Apparatus for Studying
the Time-Dependent Behaviour of Hard Rocks Under High Stress // Rock. Mech.
Rock. Eng. 2018. V. 51. P. 2653–2667. doi: 10.1007/s00603-018-1516-z.
47.Zhao J., Feng X.-T., Zhang X., et al. Time-dependent behaviour and modeling of
Jinping marble under true triaxial compression. // Int. J. Rock Mech. Mining. Sci.
2018. V. 110. P. 218-230.
48.Zhao J., Feng X.-T., Zhang X., et al. Brittle-ductile transition and failure mechanism
of Jinping marble under true triaxial compression // En. Geol. 2018. V. 232. P. 160-
170.
49.Zhao J., Feng X.-T., Zhang X., Yang C. Brittle and ductile creep behavior of Jinping
marble under true triaxial stress // En. Geol. 2019. V. 258. P. 105157.
doi:10.1016/j.enggeo.2019.105157.
50.Feng X.-T., Kong R., Zhang X., Yang C. Experimental Study of Failure Differences
in Hard Rock Under True Triaxial Compression // Rock. Mech. Rock. Eng. 2019.
V. 52. P. 2109–2122. doi: 10.1007/s00603-018-1700-1.
51.Feng X.-T. et al. Evolution of the mechanical and strength parameters of hard rocks
in the true triaxial cyclic loading and unloading tests // Int. J. Rock Mech. Mining
Sci. 2020. V. 131. P. 104349.
52.Duan M., Jiang C., Gan Q. et al. Study on Permeability Anisotropy of Bedded Coal
Under True Triaxial Stress and Its Application // Transp. Porous Med. 2020. V. 131.
P. 1007–1035. doi: 10.1007/s11242-019-01375-y.
53.Liu Y. et al. Permeability evolution of anthracite coal considering true triaxial stress
conditions and structural anisotropy // J. Nat. Gas Sci. Eng. 2018. V. 52. P. 492-506.
54.Garcia A. V., Rached R. M., Santamarina J. C. Large-Scale True Triaxial Apparatus
for Geophysical Studies in Fractured Rock // Geotech. Test. J. 2018. V. 41. N. 4. P.
821-829.
55.Couture C., Bésuelle P. Diffuse and localized deformation of a porous Vosges
sandstone in true triaxial conditions // In. E3S Web. Conf. 2019. Vol. 92. N. 06007.
doi: 10.1051/e3sconf/20199206007
56.Lu J., Yin G., Li X., et al. Deformation and CO2 gas permeability response of
sandstone to mean and deviatoric stress variations under true triaxial stress
conditions // Tunnelling and Underground Space Tech. 2019. Vol. 84. P. 259-272.
57.Klimov D.M., Karev V.I., Kovalenko Y.F. Experimental study of the influence of a
triaxial stress state with unequal components on rock permeability // Mech. Solids.
2015. V. 50. № 6. P. 633-640.
58.Карев, В. И., Климов, Д. М., Коваленко, Ю. Ф., Устинов, К. Б.
Экспериментальное исследование ползучести горных пород при истинно
трехосном нагружении // Изв. РАН. МТТ. 2019. № 6. С. 30–37.
59.Кашников Ю.А., Ашихмин С.Г., Обшаров П.А. // Геология, геофизика и
разработка нефтяных и газовых месторождений № 8, 2008.
60.Ковхуто А.М., Кибаш М.Ф., Зайцев А.И., Евтушенко Н.Н., Лобова Н.Л., Лобов
К.А. // Материалы международной научно-практической конференции в
рамках ХVII сессии Межправительственного совета стран Содружества
Независимых Государств по разведке, использованию и охране недр. Минск,
13–15 ноября 2013 г.
61.Ковхуто А.М., Кибаш М.Ф., Зайцев А.И., Евтушенко Н.Н., Лобова Н.Л., Лобов
К.А. // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений,
т. 3, 2015 г.
62. A.P.S. Selvadurai. // Geofluids (2015) 15, 37–47.
63. M.H.B. Nasseri, R.P. Young. // Final Report, University of Toronto Rock Fracture
Dynamics Facility, 2016.
64.Михайлов Н.Н., Попов С.Н. // Георесурсы, геоэнергетика, геополитика. №
1(11), 2015.
65.Карев В.И., Коваленко Ю.Ф. // Нефтесервис. 2006. № 6. С. 59-63.
66.Коваленко Ю.Ф., Карев В.И. // Технологии ТЭК. 2003. № 1. С. 31-35.
67.Карев В.И., Коваленко Ю.Ф. // Вестник Нижегородского университета им.
Н.И. Лобачевского. 2011. № 4 (2). С. 448–450
68.Христианович С.А., Коваленко Ю.Ф., Кулинич Ю.В., Карев В.И. // Нефть и газ
Евразия. 2000. № 2. С. 90-94.
69.Карев В.И., Коваленко Ю.Ф., Сидорин Ю.В., Устинов К.Б. // Мониторинг.
Наука и технологии. 2016. No 3. С. 85-89.
70.Karev V.I., Kovalenko Y.F., Ustinov K.B. Geomechanics of Oil and Gas Wells.
Advances in Oil and Gas Exploration and Production. Springer International
Publishing Cham: Switzerland, 2020. 166 p.
71.Карев В.И., Коваленко Ю.Ф., Химуля В.В. Влияние напряжений на
прочностные и фильтрационные свойства пород в окрестности
горизонтальной скважины // Процессы в геосредах. 2018. № 1 (14). С. 746–756.
72.Karev V.I., Klimov D.M., Kovalenko Y.F., Ustinov K.B. Modelling of mechanical
and filtration processes near the well with regard to anisotropy // J. Phys.:
Conference Series. 2018. V. 991. N 1. P. 012039. doi: 10.1088/1742-
6596/991/1/012039.
73.Лобов К.А. // Современные проблемы геологического картирования:
материалы Х Университетских геол. чтений, 14-15 апр. 2016 г. – Минск: Изд.
центр БГУ, 2016. – 182 с.
74. Abasov M.T., Dzhevanshyre R.D., Imanov A.A., Dzhalalov G.I. // Oil and gas
geology. 1997. № 05.
75. Джон Кук, Рене А. Фредериксен, Клаус Хасбо, Сидни Грин, Арнис Джадзис,
Дж. Уэсли Мартин, Роберто Суарес-Ривера, Йорг Хервангер, Патрик Хойман,
Дон Ли и др. // Нефтегазовое обозрение, осень 2007 г.
76. Wenlu Zhu, Laurent G. J. Montesi, Teng-Fong Wong // London Gelogocal Society
special publication, 2002. № 200. pp. 119-136.
77. Жуков В.С. // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-
технический журнал), 2010. № 6, c. 341-349.
78. Карманский А.Т. // Записки Горного института, 2009, № 183, pp. 289-292.
79.Рыжов, А. Е., Перунова, Т. А., Орлов, Д. М. // Вести газовой науки, 2011. 1 (6),
162-174.
80.Желтов Ю. П., Христианович С. А. О гидравлическом разрыве нефтеносного
пласта. – Известия АН СССР. Отделение технических наук. – 1955. – № 5. – С.
3-41.
81.Андриасова Р.С., Мищенко И.Т., Петров А.И. Справочное руководство по
проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений.
Добыча нефти. М.: Недра. 1983. 455 с.
82.Лурье А.И. Теория упругости. М.: Наука. 1970. 939с.
83.Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. – М.: Наука, 1979. – 560 с.
84.Морозов О., Овчинников А. // Offshore [Russia]. 2015. № 3. С. 52.
85.Букатов М.В., Пескова Д.Н., Ненашева М.Г., Погребнюк С.А. и др. //
Профессионально о нефти. – 2018 – № 2(8). – С. 16-21.
86.Karev V., Kovalenko Yu. // The 12th International Congress on Rock Mechanics.
2011.
87. Карев В.И. Влияние напряженно-деформированного состояния горных пород
на фильтрационный процесс и дебит скважин: автореф. дисс. на соискание
учен. степени д-ра технических наук 01.02.04 − механика деформируемого
твердого тела // В.И. Карев.− Санкт-Петербург, 2010. – 34 с
88.Карев В.И., Коваленко Ю.Ф., Сидорин Ю.В., Устинов К.Б. // Мониторинг.
Наука и технологии. 2016. № 3. С. 85-89. Бельтюков Н.Л., Евсеев А.В. //
Вестник Пермского национального исследовательского политехнического
университета. Геология, нефтегазовое и горное дело. 2010. №. 5. С. 82
89.Тимошенко С.П. Теория упругости. Издание второе исправленное. Л:
Ленгорлит, 1937.
90.Ляв А. Математическая теория упругости. – М. – Л.: ОНТИ НКГиП СССР,
1935. 676 c.
91.Liu, Z., Shao, J. Strength Behavior, Creep Failure and Permeability Change of a
Tight Marble Under Triaxial Compression. Rock Mech Rock Eng 50, 529–541
(2017). https://doi.org/10.1007/s00603-016-1134-6
92.Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 1966. 752 с
93.Симонян А.М. Некоторые вопросы ползучести. Ереван: Гитутюн, 1999. 260 с
94.Maleki, K., Pouya, A. // Computers and Geotechnics, 37(5), 619–628 (2010).
doi:10.1016/j.compgeo.2010.03.009
95.Jiang, T., Shao, J. F., Xu, W. Y., Zhou, C. B. // International Journal of Rock
MechanicsandMiningSciences,47(5),703–713(2010).
doi:10.1016/j.ijrmms.2010.05.003
96.Кашников Ю.А., С.Г. Ашихмин, А.Ю. Назаров и др. // Геология, геофизика и
разработка нефтяных и газовых месторождений № 1, 2007
97. Кашников Ю.А.. // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых
месторождений № 9, 2007
98.Христианович С.А., Коваленко Ю.Ф., Кулинич Ю.В., Карев В.И. Увеличение
продуктивности нефтяных скважин с помощью метода георыхления//Oil&Gas
Eurasia. 2000. № 2. С. 90-94
99.Коваленко, Ю. Ф. Метод георыхления -новый подход к проблеме повышения
продуктивности скважин / Ю. Ф. Коваленко, В. И. Карев // Технологии
топливно-энергетического комплекса. – 2003. – № 1. – С. 31-35
Читать «Реологические и фильтрационные свойства горных пород в условиях сложного трехосного нагружения»
Публикации автора в научных журналах
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.7 (18 отзывов)
4.7 (82 отзыва)
4.6 (30 отзывов)
4.9 (66 отзывов)
5 (44 отзыва)
4.7 (46 отзывов)
4.9 (522 отзыва)
4.5 (9 отзывов)
4.8 (37 отзывов)
