Экспериментальное исследование разрушения пористой среды при падении давления

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

С падением порового давления в проницаемых флюидонасыщенных породах связан ряд негативных последствий: внезапные выбросы угля, разрушение околоскважинного пространства на нефтедобывающих скважинах, выбросы метана в результате деградации вечной мерзлоты и т.п. В статье рассматриваются результаты серии модельных лабораторных экспериментов по изучению разрушения пористого флюидонасыщенного материала низкой прочности при быстром сбросе давления на его границе. Варьировались скорость сброса давления, прочностные свойства материала, наличие газа и положение границы между газом и жидкостью. Найдены условия формирования микротрещин и роста проницаемости при повторении циклов роста—сброса давления. Установлено, что с увеличением скорости сброса давления растет количество образующихся трещин и глубина разрушения. Проведено численное моделирование образования макротрещин при сбросе давления в образцах, заполненных газом.

Об авторах

Е. В. Зенченко

Институт динамики геосфер имени академика М.А. Садовского РАН

Email: zenchev@idg.ras.ru
г. Москва, Россия

С. Б. Турунтаев

Институт динамики геосфер имени академика М.А. Садовского РАН

Email: stur@idg.ras.ru
г. Москва, Россия

Список литературы

  1. Карев В.И. Влияние характера разгрузки на рост газонаполненных трещин // Процессы в геосредах. 2019. № 2 (20). С. 185–192.
  2. Карев В.И., Коваленко Ю.Ф. Перспективность применения геомеханического подхода для разработки месторождений с низкопроницаемыми коллекторами // Процессы в геосредах. 2020. № 2 (24). С. 675–683.
  3. Карев В.И., Коваленко Ю. Ф., Журавлев А.Б., Устинов К.Б. Модель фильтрации в скважину с учетом зависимости проницаемости от напряжений // Процессы в геосредах. 2015. № 4 (4). С. 34–44.
  4. Карев В.И., Химуля В. В., Шевцов Н.И. Экспериментальные исследования процессов деформирования, разрушения и фильтрации в горных породах // Изв. РАН. Механика твердого тела. 2021. № 5. С. 3–26. doi: 10.31857/S0572329921050056
  5. Карев В.И., Коваленко Ю.Ф., Химуля В.В., Шевцов Н.И. Определение параметров метода направленной разгрузки пласта на основе физического моделирования на установке истинно трехосного нагружения // Записки Горного института. 2022. Т. 258. С. 906–914. doi: 10.31897/PMI.2022.95
  6. Лейбензон Л.С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. М.: ОГИЗ. 1947. 244 с.
  7. Медведев В.Я., Иванова Л.А., Лысов Б.А., Ружич В.В., Марчук М.В. Экспериментальное изучение декомпрессии, проницаемости и залечивания силикатных пород в зонах разломов // Геодинамика и тектонофизика. 2014. № 5 (4). С. 905–917. doi: 10.5800/GT-2014-5-4-0162
  8. Николаевский В.Н., Басниев К.С., Горбунов А.Т., Зотов Г.А. Механика насыщенных пористых сред. М.: Недра. 1970. 339 с.
  9. Панов В.К. Экспериментальное моделирование процессов, происходящих при извержении типа “направленный взрыв”. Проблемы эксплозивного вулканизма (к 50-летию катастрофического извержения вулкана Безымянный). Материалы первого международного симпозиума. 25–30 марта 2006 г. / Член-корр. РАН Е.И. Гордеев (отв. ред.). Петропавловск-Камчатский. 2006. C. 49–57.
  10. Феодосьев В. И. Сопротивление материалов: Учебник для вузов. 9-е изд. М.: Наука. 1986. 512 с.
  11. Христианович С. А. Распределение давления газа вблизи движущейся свободной поверхности угля // Изв. АН СССР. ОТН. 1953. № 12. С. 1673–1678.
  12. Христианович С.А. Неустановишееся течение жидкости и газа в пористой среде при резких измениях давления во времени или больших градиентах скорости // ФТПРПИ. 1985. № 1. 18 с.
  13. Христианович С.А. Свободное течение грунтовой массы, вызванное расширением содержащегося в порах газа высокого давления. Волна давления. М. 1979. Препринт № 128.
  14. Alidibirov M., Dingwell D.B. Magma fragmentation by rapid decompression // Nature. 1996. V. 380. № 6570. P. 146–148.
  15. Alidibirov M., Dingwell D.B. Three fragmentation mechanisms for highly viscous magma under rapid decompression // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2000. V. 100. № 1. P. 413–421.
  16. Alidibirov M., Panov V. Magma fragmentation dynamics: experiments with analogue porous low-strength material // Bull Volcanol. 1998. № 59. P. 481–489.
  17. Fowler A.C., Scheu B., Lee W.T., McGuinness. M.J. A theoretical model of the explosive fragmentation of vesicular magma // Proc. R. Soc. A. 2010. V. 466. № 2115. P. 731–752.
  18. McGuinness M.J., Scheu B., Fowler A.C. Explosive fragmentation criteria and velocities for vesicular magma // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2012. V. 237–238. P. 81–96.
  19. Rager A.H., Smith E.I., Scheu B., Dingwell D.B. The effects of water vaporization on rock fragmentation during rapid decompression: Implications for the formation of fluidized ejecta on Mars // Earth and Planetary Science Letters. 2014. V. 385. P. 68–78.
  20. Shapiro S.A., Rothert E., Rath V., Rindschwentner J. Characterization of fluid transport properties of reservoirs using induced microseismicity // Geophysics. 2002. V. 67. P. 212–220.
  21. Spieler O., Dingwell D.B., Alidibirov M. Magma fragmentation speed: an experimental determination // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2004. V. 129. № 1. P. 109–123.
  22. Turuntaev S., Melchaeva O., Zenchenko E. Formation Fracturing by Pore Pressure Drop (Laboratory Study). ISRM International Conference for Effective and Sustainable Hydraulic Fracturing 2013, Brisbane, QLD, 20–22 may. InTech 2013. P. 994–1011. doi: 10.5772/56303

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025