§ 2. ГОРНОЕ ДАВЛЕНИЕ И УСТОЙЧИВОСТЬ СТЕНОК
СКВАЖИН, СЛОЖЕННЫХ ГЛИНИСТЫМИ ПОРОДАМИ
Многие исследователи полагают, что причиной нарушения устойчивости пород
на стенках скважины являются напряжения, возникающие в результате
вскрытия их скважиной. Напряженное состояние при этом возникает в
результате снятия равномерного всестороннего сжатия породы скважиной,
давление бурового
раствора в которой значительно ниже горного
давления в породе. В результате этого возникает перепад напряжения между
боковым давлением горных пород и гидростатическим в скважине. Действие
вертикального и бокового давлений в породе на стенках скважины вызывает
выпучивание глин, сужение ствола, заканчивающееся кавернообразованием.
Одним из характерных примеров проявления горного давления являются
обвалы и осыпи при бурении скважин с продувкой воздухом. При этом резко
снижается противодавление на стенки скважины, вызывая обвалы и осыпи.
Однако большинство горных пород имеет достаточно высокую прочность и
долгое время сохраняет стенки скважины. Д. Тейлор отмечает, что даже
глинистые сланцы, залегающие на больших глубинах, в сухом состоянии
обладают прочностью, близкой к скальным породам. При контакте пород с
водной фазой буровых растворов и увлажнении значительно уменьшается их
прочность и теряется устойчивость. При бурении скважины в большинстве
случаев (за исключением продувки воздухом) промываются буровыми
растворами на водной или углеводородной основе, поэтому не исключено
взаимодействие глин с водной фазой буровых растворов и их увлажнение.
Действие бокового давления горных пород следует рассматривать в общей
взаимосвязи с действием промывочной среды: по мере увлажнения глин,
повышения их пластичности и понижения прочности сильнее проявляется
горное давление и быстрее осложняется ствол скважины.
Интенсивность проявления действия горного давления обычно сопровождается
развитием ползучести глинистых пород. Ползучесть пород обычно выражается
в нарастании деформаций во времени при постоянном внешнем (горном)
давлении или в непрерывном спаде напряжений при постоянной деформации —
релаксации напряжений [3, 7, 50].
На развитие ползучести глин существенно влияют температура и увлажнение.
Многие глинистые породы при увлажнении могут перейти в текучее состояние
при напряжениях, значительно меньших их предела текучести. Причиной
текучести глин под действием горного давления чаще всего является их
взаимодействие с водной средой бурового раствора.
В настоящее время имеется много экспериментальных и теоретических работ,
посвященных изучению влияния горного давления на сужение ствола,
кавернообразование, возникновение обвалов, осыпи стенок скважин и т. д.
[11, 27, 31, 50, 86].