НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД НА СТЕНКАХ БУРЯЩЕЙСЯ СКВАЖИНЫ

§ 6. НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД НА СТЕНКАХ БУРЯЩЕЙСЯ СКВАЖИНЫ

Вскрытие горных пород скважиной существенно меняет их напряженное состояние, поскольку гидростатическое давление в скважине, как правило, ниже вертикального и бокового давлений горных пород.

В большинстве случаев технологические условия проводки глубоких скважин требуют, чтобы стенки скважин оставались некоторое время незакрепленными обсадными трубами. Такие условия приводят к тому, что открытые стенки скважины, сложенные горными породами, подвергаются действию переменных гидравлических и механических нагрузок, а также физико-химическому воздействию бурового раствора. Эти и ряд других факторов отрицательно сказываются на устойчивости стенок скважин, вызывая обвалы, осыпи, сужения ствола, образование каверн и т. д. [60, 84].

С ростом глубин бурения проблема устойчивости стенок стала одной из важнейших задач технологии проводки глубоких скважин. В работах советских и зарубежных исследователей рассматривается устойчивость стенок скважин в области упругого распределения напряжений в горных породах [3, 78].

Упругое распределение напряжений в горных породах, вскрытых скважиной, впервые теоретически было изучено С. Г. Лехницким. Им было показано, что при вскрытии горных пород скважиной имеет место разгрузка пород со стороны ствола скважины.

Для вертикальных скважин эта задача асимметрична относительно оси скважины и обычно решается в цилиндрических координатах.

При этом изменение напряженного состояния пород описывается следующими выражениями:

В работе [3] показано, что при перепаде температур более 10° С термонапряжения имеют тот же порядок, что и напряжения, обусловленные разностью между боковым и гидростатическим давлением в скважине.