Агата Михайловна Казанцева — ведущий специалист отдела разработки проектов геомеханики
625002, г. Тюмень, ул. Осипенко, д. 79/1
Agata M. Kazantseva — Leading specialist, Geomechanics Project Development Department
79/1, Osipenko str., 625002, Tyumen
Дмитрий Олегович Королев — руководитель группы отдела разработки проектов геомеханики
Тюмень
Dmitry O. Korolev — Team leader, Geomechanics Project Development Department
Tyumen
Михаил Дмитриевич Субботин — менеджер отдела разработки проектов геомеханики
Тюмень
Mikhail D. Subbotin — Manager, Geomechanics Project Development Department
Tyumen
Светлана Сергеевна Кузьмина — менеджер отдела разработки проектов геомеханики
Тюмень
Svetlana S. Kuzmina — Manager, Geomechanics Project Development Department
Tyumen
Николай Алексеевич Павлюков — начальник отдела разработки проектов геомеханики
Тюмень
Nikolay A. Pavlyukov — Head of Geomechanics Project Development Department
Tyumen
Введение. Параметр UCS (unconfined compressive strength) — предел прочности породы при одноосном сжатии, который является значимым физическим параметром, используемым для описания прочностного состояния горных пород. Во время бурения происходит перераспределение нагрузки на ствол скважины в зависимости от зенитного угла. В рамках исследования введено понятие коэффициента анизотропии прочности — количественной характеристики, отражающей степень снижения прочности породы в зависимости от ориентации образцов в различных направлениях относительно приложенной нагрузки.
Цель. Рассмотрение анизотропии прочностных свойств и выявление ее влияния на устойчивость ствола скважины во время бурения.
Материалы и методы. Представлен обзор наиболее известных и практически значимых способов оценки значений UCS, которые описывают измерения одноосного сжатия пород в зависимости от упругих, акустических и других физико-механических свойств горных пород. Сделано сравнение влияния предела прочности, рассчитанного по разным методам, на градиент обрушений. По результатам интерпретации керновых данных построены зависимости предела прочности от выпиленных под разным углом (0°, 30°, 45°, 60°, 90°) образцов керна.
Результаты. Проведены исследования анизотропии прочностных свойств и выявлено влияние ее на устойчивость ствола скважины. Ориентация выпиленных образцов приведена на ориентацию зенитных углов при бурении. Продемонстрирован общий тренд изменения предела прочности в зависимости от зенитного угла бурения. Рассмотрена оценка градиента обрушений по методу Кулона — Мора с использованием кривой предела прочности для стандартных условий и с учётом анизотропии прочности пород.
Заключение. Результаты исследования позволяют уточнить риски при бурении скважин в интервалах нестабильности открытого ствола и оценить устойчивость наклонно направленных и горизонтальных скважин.
Introduction. The UCS (unconfined compressive strength) parameter is the unconfined compressive strength of rock, which is a significant physical parameter used to describe strength state of rocks. During drilling, load on wellbore is redistributed depending on the inclination angle. The research introduced the concept of anisotropy coefficient of strength, which is a quantitative characteristic that reflects the degree of reduction in rock strength depending on the orientation of the samples in different directions relative to the applied load.
Aim. The aim of the work is to consider the anisotropy of strength properties and identify its influence on the stability of the wellbore during drilling.
Materials and methods. This article presents a review of the most well-known and practically relevant methods for estimating UCS values, which describe measurements of uniaxial rock compression based on elastic, acoustic, and other physical and mechanical properties of rocks. The influence of ultimate strength calculated by different methods on failure gradients is compared. Based on the interpretation of core data, dependences of ultimate strength on core samples cut at different angles (0°, 30°, 45°, 60°, and 90°) are constructed.
Results. Anisotropy of strength properties was researched, and its impact on borehole stability was identified. The orientation of the sawn samples was adjusted to match the zenith angles during drilling. A general trend in tensile strength variation depending on the zenith angle of drilling was demonstrated. A collapse gradient assessment using the Mohr-Coulomb method, using the tensile strength curve for standard conditions and accounting for rock strength anisotropy, was considered.
Conclusion. The results of the research make it possible to clarify the risks associated with drilling wells in open-hole instability intervals and to assess the stability of directional and horizontal wells.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.