|
где Pz горное давление на данной глубине, Рг гидростатическое давление столба промывочной жидкости; Рр расклинивающее давление промывочной жидкости; Рг гидродинамическое давление, вызванное спуском и подъемом бурильной колонны. Величина расклинивающего давления не зависит от горного и гидравлического давлений. Она зависит с одной стороны от физикомеханических свойств промывочной жидкости и с другой от минералогического состава и физико-механических свойств глинистой породы. Следует отметить, что промывочная жидкость, находясь под определенным давлением, равным весу ее столба на данной глубине, уменьшает концентрацию напряжений на стенке скважины. В результате появляется возможность дополнительного увлажнения породы, что в свою очередь, приводит к возникновению пластической деформации в глинах и в конечном итоге к потере устойчивости. Нарушение устойчивости стенок скважины в первую очередь вызвано изменение влажностного баланса в массиве горной породы, которое, в свою очередь, вызвано такими физико-химическими процессами как смачивание, диффузия и осмос, адсорбция и катионный обмен. Гидратация и смачивание. В результате взаимодействия заряженных поверхностей твердых тел с соседними молекулами воды происходит изменение их теплового перемещения. Это взаимодействие с молекулами жидкости получило название сольватации, а в случае воды пользуются термином гидратации. Слой молекул воды вблизи поверхности твердого тела по своим свойствам отличается от свойств свободной воды и называется гидратным слоем. О. Я. Самойлов предложил рассматривать упорядоченность воды вблизи поверхности как слегка нарушенный льдоподобный тетраэдрический каркас [2, 29]. В такой структуре каждая ячейка построена из шести молекул воды. При температурах около 30-60°С льдоподобная структура переходит в так называемую 25 |
зрения устойчивости ствола скважины имеет расклинивающее давление промывочной жидкости, зависящее от ряда факторов: Pz>Py+Pp+Pr, (1.9.) где Pz горное давление на данной глубине, Рт гидростатическое давление столба промывочной жидкости; Рррасклинивающее давление промывочной жидкости; Рг гидродинамическое давление, вызванное спуском и подъемом бурильной колонны. Величина расклинивающего давления не зависит от горного и* гидравлического давлений. Она зависит с одной стороны от физикомеханических свойств промывочной жидкости и с другой от минералогическогосостава и физико-механических свойств глинистой породы. Следует отметить, что промывочная жидкость, находясь под определенным давлением, равным весу ее столба на данной глубине, уменьшает концентрацию напряжений на стенке скважины. В результате появляется возможность дополнительного увлажнения породы, что в свою очередь, приводит к возникновению пластической деформации в глинах и в конечном итоге к потере устойчивости. 1.2.3. Физико-химические процессы в системе «скважина пласт» и их влияние на устойчивость горных пород Нарушение устойчивости стенок скважины в первую очередь вызвано изменение влажностного баланса в массиве горной породы, которое, в свою очередь, вызвано такими физико-химическими процессами как смачивание, диффузия и осмос, адсорбция и катионный обмен. Гидратация и смачивание. В результате взаимодействия заряженных поверхностей твердых тел с соседними молекулами воды происходит изменение их теплового 26 перемещения. Это взаимодействие с молекулами жидкости получило название сольватации, а в случае воды пользуются термином гидратации. Слой молекул воды вблизи поверхности твердого тела по своим свойствам отличается от свойств свободной воды и называется гидратным слоем. О. Я. Самойлов предложил рассматривать упорядоченность воды вблизи поверхности как слегка нарушенный льдоподобный тетраэдрический каркас [28]. В такой структуре каждая ячейка построена из шести молекул воды. При температурах около 30-60°С льдоподобная структура переходит в так называемую клатратную структуру Полинга, согласно теории которого центральная молекула воды окружена каркасом из пяти молекул. По мере повышения температуры клатратная структура разрушается и вода превращается в бесструктурный пар. Явление смачивания возникает в результате взаимодействия молекул по контакту твердой поверхности и жидкости в присутствие третьей фазы. Если поместить каплю жидкости на поверхность твердого тела, то угол, наклона касательной к поверхности жидкости в точке соприкосновения твердого тела, жидкости и окружающей их среды (воздуха) будет различным в зависимости от характера взаимодействия молекул этих сред но поверхности контакта [2, 29]. На рис. 1.2. показаны силы притяжения, действующие на крайнюю молекулу воды в точке С контакта жидкости с твердой поверхностью. Равнодействующая притяжения со стороны молекул жидкости изображена вектором Рь направленным по биссектрисе краевого угла. Силы притяжения со стороны молекул твердой поверхности направлены нормально к последней вектор Р2. Поверхность жидкости непосредственно у рассматриваемой точки С должна быть нормальной к равнодействующей R этих двух сил. 27 |