Типы обрушения

Обрушение глинистых пород в скважину может происходить по двум основным причинам -вследствие разрушения из-за чрезмерных напряжений и вследствие ползучести или текучести. Разрушение из-за чрезмерных напряжений происходит, когда нагрузка превышает прочность породы. Ползучестью называют непрерывную пластическую деформацию под неизменной нагрузкой. Когда такие породы как соль и набухающие глины выдавливаются в скважину, происходит их обрушение вследствие ползучести. Напряжения, вызывающие ползучесть, могут иметь механическую или химическую природу.

Разрушение из-за чрезмерных напряжений

Есть шесть типов разрушения горных пород из-за чрезмерных напряжений. Четыре из них относятся к разрушению при сдвиге, и два - к разрушению при растяжении. Напряжения, вызывающие эти разрушения, могут иметь механическую или химическую природу.

Большая часть обрушений происходит вследствие разрушения при сдвиге. Как мы помним из материалов о кругах напряжений, величина максимального касательного напряжения равна половине разности между наибольшим и наименьшим главными напряжениями. Главными напряжениями, действующими на стенках скважины, обычно являются кольцевые напряжения σ _θ , осевые напряжения σ _zи радиальные напряжения σ _r. (рис. 8-33).

Четыре типа разрушения при сдвиге: (рис. 8-64)⁸

• В результате поперечного сдвига при преобладающем действии кольцевых и осевых напряжений

• В результате продольного сдвига при преобладающем действии осевых и кольцевых напряжений

• В результате косого сдвига при преобладающем действии осевых и радиальных напряжений

• В результате поперечного сдвига при преобладающем действии радиальных и кольцевых напряжений

В каждом случае разрушение происходит по полосам сдвига, где инициируется и продолжается скольжение до отделения обломка породы от стенки скважины.

Поперечный сдвиг при преобладающем действии кольцевых и осевых напряжений происходит, когда наибольшее значение при разрушении имеют кольцевые напряжения, а наименьшее -радиальные напряжения: σ _θ > σ _z > σ _r. Такой сдвиг обусловлен разностью между кольцевыми и радиальными напряжениями (это наиболее часто встречающийся тип сдвига).

Продольный сдвиг при преобладающем действии осевых и кольцевых напряжений происходит, когда наибольшее значение при разрушении имеют осевые напряжения, а наименьшее - радиальные напряжения: σ _z > σ _θ > σ _r (этот сдвиг может быть вызван трением бурильной колонны о стенки скважины при спуске).

Как поперечный сдвиг при преобладающем действии кольцевых и осевых напряжений, так и продольный сдвиг при преобладающем действии осевых и кольцевых напряжений происходят в вертикальных скважинах в направлении σ _hвследствие недостаточной плотности бурового раствора или эффекта поршневания при подъеме инструмента.

Косой сдвиг при преобладающем действии осевых и радиальных напряжений происходит, когда наибольшее значение при разрушении имеют осевые напряжения, а наименьшее - кольцевые напряжения: σ _z > σ _r > σ _θ .