ПРО РУЙНУВАННЯ ТА РОЗМІЦНЕННЯ ГІРСЬКИХ ПОРІД ПІД ЧАС ВИБУХУ В ПЛАСТОВИХ УМОВАХ
DOI:
https://doi.org/10.20535/2707-2096.7.2022.267555Ключові слова:
гірська порода; розміцнення, руйнування; зовнішній вплив; кооперативні ефекти; гірський тиск; дисипативні структури.Анотація
Мета та завдання. Аналіз та уточнення механізмів розміцнення та зміни структури монолітних і малотріщинуватих ГП при вибухах одиночних і розосереджених зарядів, визначення причин та модель їх еволюції у пласті. Для вирішення поставленої мети в роботі були поставленні наступні наукові задачі: 1. Оцінка силових чинників зовнішньої дії на гірську породу.
2. Термодинамічний аналіз і виявлення механізмів структурних змін в ГП на значній відстані від свердловини, які забезпечують зміну її продуктивності.
Методи дослідження. Для розв’язання поставлених задач було проведено: розрахунки згасання амплітуд ударних хвиль, які генеруються під час вибуху зосереджених і подовжених зарядів; аналіз результатів вибухових обробок нафтових, нафтогазових і газових свердловин з позицій підземної гідродинаміки і механіки гірських порід; енергетичний аналіз процесів та механізмів змін, які відбуваються навколо
свердловини в пласті.
Основні результати. Під час проведення досліджень було встановлено, що структурні зміни в ГП під час вибухів зарядів малої енергії, а також інших малоенергетичних методів зовнішньої дії на пласт відбуваються у вигляді розростання тріщинуватості ГП на мікро- і макрорівнях завдяки кооперативним ефектам від зовнішньої дії, внутрішньої енергії пласта і фізико-хімічному впливу пластових флюїдів. В роботі розглянуто механізми знеміцнення гірських порід в пластових умовах за наявності гірського і пластового тиску при малоенергетичних зовнішніх впливах. Експериментально на прикладах роботи нафтових, нафтогазових і газових свердловин показано, що перехід системи «свердловина – пласт» із одного термодинамічного стану в інший відбувається за час, який залежить від внутрішньої енергії пласта. Перехід – результат дії кооперативних ефектів сумісної дії зовнішнього впливу, внутрішньої енергії пласта і гірського тиску. Для газових свердловин цей час не перевищує кількох годин, або днів, для нафтових і нафтогазових з глибинами залягання пластів 3000…4000
м характерний час виходу свердловини на максимальну продуктивність складає ≈ (30 – 90) днів.
Висновки та практичне значення. У результаті проведеного аналізу, в умовах промислових випробувань вибухової технології - інтенсифікації, а також на основі розрахунків згасання та стиснення хвильових амплітуд досліджено, що в умовах дії гірського тиску спостерігаються характерні структурні зміни у ГП, що обумовлено
результатом вибуху кількох зарядів, які відбуваються на відстані до ≈ (80…100) R0. У
пластових умовах основною причиною появи таких протяжних зон підвищеної проникності навколо свердловини є кооперативні ефекти від спільної дії вибухових хвиль, пластових газів (метан, діоксид вуглецю, гелій і, можливо, водень), а також зміна гірського тиску в пласті при зниженні рівня рідини в свердловині в процесі її освоєння.
Практичне значення полягає у розумінні черговості технологічних операцій при проведенні роботи з інтенсифікації припливу нафти і газу.
Посилання
A. V. Mikhalyuk, Dylatansiia i ee vliianie na svojstva gornykh porod pri dopredelnykh dinamicheskikh nagryzkakh. Kiev: Vipol, 2001.
V. I. Karev, ″Vliianie napriazhenno-deformirovannogo sostoianiia gornykh porod na filtratsionnyiy protsess I debit skvazhin″, аvtoref. dis. dok. tekh. nayk, IPMash RAS, St. Petersburg, 2010.
S. N. Stovpnik, ″Features of post–limit deformation of rocks in the Donetsk coal basin″, Sovlet Mining Science, New York: Springer, vol. 27 (3), pp. 176–179, 1991.
O. Ye. Khomenko, ″Energeticheskiy metod issledovaniia zonalnoy dezintegratsii gornykh porod″, Naukovyi visnyk Natsionalnoho hirnychoho universytetu, no 4, pp. 44–54, 2012. http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nvngu_2012_4_10.
Instryktsiia po vubory sposoba i parametrov razyprochneniia krovli na vuemochnykh ychastkakh. Ministerstvo ygolnoy promyshlennosti USSR, L.: VNIMI, pp. 95, 1991. https://docs.cntd.ru/document/1200080219
O. O. Frolov, V. Z. Vashchuk, V. T. Modenko, & A. V. Kuliapina, ″Vstanovlennia zakonomirnostey ruiynuvannia girskukh pored vubykhom sverdlovunnukh zariadiv z
spovilnenniam″, Visnuk Natsionalnogo technichnogo universutetu “Kuivskuy politekhnichnuy instutut”. Seriia "Girnutstvo", no 32, рр. 44 – 51, 2017.
https://doi.org/10.20535/2079-5688.2017.32.93983
Yu. I. Voitenko, N. A. Lysyuk, V. I. Kras'ko, & L. A. Mityuk, ″Vzruvnue i impulsnue metodu intensifikatsii dobuchi nefti i gaza i oput ikh ispolzovaniia na mestorozhdeniiakh Ukrainu i Rosii″, Fiziko-tekhnicheskie problemu razrabotki poleznukh iskopaemukh, no 2, рр. 47–53, 2002.
А. А. Peshkov, N. А. Matsko, А. G. Mikhailov, & V. I. Bragin, ″Perspektivnue gornue megatekhnologii″, Ekologiia i prurodokorustyvannia, no 8, рр. 90-94, 2005.
Геомеханіка і геотехніка ГЕОІНЖЕНЕРІЯ, вип. 7. 2022
K. N. Koshkolda, N. N. Chesnokov, Yu. I. Voitenko, & et al., Sposobu podgotovki rudnukh zalezhey i intensifikatsii technologicheskich protsessov podzemnogo vusfhelachivaniia. Мoskva: Energoatomizdat, 1986.
A. N. Odintsеv, & V. N. Kochanov, ″Volnovoe predrazrushenie monolitnukh gornykh porod pri vzruve″, Fiziko-tekhnicheskie problemu razrabotki poleznukh iskopaemukh, no 6, рр. 38 – 48, 2016.
Yu. I. Voitenko, & K. N. Tkachuk, ″Ob izmenenii svoystv geofizicheskoy sredu pri podzemnukh vzruvakh″, Fiziko-tekhnicheskie problemu razrabotki poleznukh iskopaemukh, no 3, рр. 45-50, 1999.
А. М. Leksowskij, V. А. Borovikov, N. S. Bozorov, А. А. Abdumanonov, А. B. Sinani, & S. А. Piletski, ″Zona povrezhdennosti vusokomodylnukh materialov pri vzruvnom nagryzhenii granita″, Pisma v ZHTF, vol. 28, no. 16, рр. 90-94, 2002. http://j.ioffe.ru/articles/viewPDF/40545
G. G. Yurevich, & V. D. Trofimov, Gornaia geomekhanika glybinnukh vzruvov. Мoskva: Nedra, 1980.
Yu. S. Mets, ″Intensifikatsiia vzruvnogo drobleniia i razyplotneniia zhelezistukh kvartsitov″,
Vzruvnoe delo, no. 86/43, рр. 81 – 95, 1984.
B. N. Cox, H. Gao, D. Gross, & D. Rittel, ″Modern topics and challenges in dynamic fracture″, Journal of the Mechanics and Physics of solids, vol. 53, no. 3, pp. 565-596, 2005. https://rittel.group/wp-content/uploads/2020/12/dynamic_fracture.pdf:
O. Terentiev, & P. Gontar, ″Rocks fracturing with explosive-mechanical means″, Visnuk Natsionalnogo technichnogo universutetu “Kuivskuy politekhnichnuy instutut”. Seriia "Girnutstvo", no. 28, pp. 71-76, 2014.
Yu. I. Voitenko, V. G. Kravets, & V. V. Korobiichuk, ″O sunergetike povedeniia gornukh porod v ysvoviiakh gornogo i plastovogo davleniia″, Tekhnichna inzheneriia, no 2 (86), рр. 150-161, 2020. https://doi.org/10.26642/ten-2020-2(86)-150-161
М. М. Pavlov, ″Maksimalnue massovue skorosti v volne pri vzruve tsilindricheskikh zariadov v gornukh porodakh″, Fizika goreniia i vzruva, no 3, pp.125-128, 1981.
A. I. Kriuchkov, & A. I. Bakhtyn, ″An analytical description of the impulse of tension in the rock massif and its experimental confirmation in the blasting of quarries″, Enerhetyka. Ekolohiia. Liudyna Materialy mizhn, Conf. [materials international conf.], Kyiv, May 15-17, 2015, pp. 34–36.
Yu. I. Voitenko, ″Pro znachennia geomekhaniku v naftogazoviy geologii ta protsesakh rozkruttia prodyktuvnukh goruzontiv″, Mіneralni resursy Ukrainu, no 1, pp. 52-55, 2017. http://nbuv.gov.ua/UJRN/Mru_2017_1_10
A. E. Lukin, ″Degazatsiia zemli, naftidogenez i neftegazonosnost’″, Zbirnuk naykovukh prath’UkrDGRIІ, no 3, рр. 142-164, 2017.
O. V. Kravchenko, ″Vodorodnaia aktivatsiia v protsesakh povusheniia pronitsaemosti neftegazovukh porod ″, Vostochno-evropejskij zhurnal peredovyh tehnologij, no. 1/6 (61), рр. 21-25, 2013.
A. V. Mikhalyuk, E. A. Mukhin, S. A. Mikhalyuk, & V. V. Zakharov, Dulatansionnue tekhnologii torpedirovaniia skvazhin dlia intensifikatsii dobuchi podzemnukh fliuidov. Kiev: Vipol, 1999.
Yu. І. Voitenko, ″Sunergetuchna pruroda povedinku naftogazovogo plasta ta ii vpluv na efektuvnist’ rozkruttia y intensufikatsii prupluvy″, Mіneralni resursy Ukrainu, no. 3, pp. 33-36, 2019. https://doi.org/10.31996/mru.2020.3.33-36
V. A. Prokopenko, I. G. Kovzun, Z. R. Ulberg, O. A. Tsiganovich, & A. V. Panko, ″Physicochemical geomechanic and nanochemical processes in natural and technogenic minerals″, Visn. National Academy of Sciences of Ukraine, no. 2, рр. 83-96, 2018. https://doi.org/10.15407/visn2018.02.083
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Ю. І Войтенко, Вікторія Вапнічна, О.Ю. Войтенко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право на публікацію залишається за авторами.
Автори можуть використовувати власні матеріали у інших виданнях за умови посилання на журнал "Геоінженерія" як на місце першої публікації та на Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" як на Видавця.
Автори несуть відповідальність за дотримання законів про авторське право. Важливо забезпечити, щоб жодна частина тексту чи ілюстрацій не з’являлась раніше і не повинна з’являтися в інших публікаціях без попереднього дозволу власника авторських прав.
Статті в журналі "Геоінженерія" публікуються на умовах ліцензії Creative Commons:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
