Диссертация (1173025), страница 16
Текст из файла (страница 16)
При разных радиусах разложения газогидратов заметной деформации(оседание 5 см) подвергается перекрывающий слой толщиной LРис.62. Взаимосвязь радиуса разложения гидратов R2 в моменте заметноговлияния разложения гидратов на морское дно и радиуса разложения гидратовR1 в момент начала оседания ствола скважиныЧем больше радиус разложения гидратосодержащего слоя, тем большетолщина перекрывающего слоя, подвергающегося деформации (оседанию).Радиус разложения гидратов R2 в момент заметного оседания вышележащих пластов и радиуса разложения гидратов R1 в момент начала оседания110ствола скважины практически одинаковы, и это означает, что оседание перекрывающего слоя под действием разложения гидратов является основной причиной дестабилизации ствола скважины.Влияние толщины гидратосодержащего слоя на устойчивость устьяскважиныРис.63.Кривая зависимости продольного смещения устья скважины, вызванного разложением гидратов, от толщины гидратосодержащего слоя при разных радиусах разложения гидратовРис.64.
Кривая зависимости оседания пласта, вызванного разложением гидратов, от толщины гидратосодержащего слоя на разных глубинахЧем больше толщина гидратосодержащего слоя, тем больше влияние наустойчивость пласта к деформации, следовательно, тем больше влияние наустойчивость ствола скважины(рис.63 и 64).Что касается исследования111рабочих режимов, при увеличении толщины гидратосодержащего слоя с 10 мдо 40 м величина оседания ствола скважины, вызванного разложением гидратов в диапазоне 40 м, увеличилась в 2,71 раза. Влияние разложения гидратовна процесс оседания перекрывающего пласта и на оседание устья скважиныимеет сходные тенденции.Анализ устойчивости пласта при различных глубинах залегания гидратосодержащего пласта. Было исследовано оседание горной породы при различной глубине залегания гидратосодержащего пласта (100-300 м) при радиусеразложения гидратов 30 м(рис.65).По мере увеличения глубины залегания газогидратосодержащего слояоседание пластов, расположенных на одной глубине (например, морского дна)проявляет тенденцию к нелинейному уменьшению.При увеличении глубины залегания газогидратосодержащего слоя со 150 мдо 275 м величина оседания морского дна уменьшилась с приблизительно 8см до 3 см.Рис.65.Взаимосвязь между увеличением глубины залегания газогидратовслоя и величиной оседания морского дна112Влияние эксплуатационных параметров в зоне разложения газогидратовна устойчивость устья скважиныРис.66.
Влияние на устойчивость устья скважины при разных радиусах разложения и изменении модуля упругостиРис.67. Влияние на устойчивость устья скважины при разных радиусах разложения и изменении коэффициента Пуассона113Рис.68. Влияние на устойчивость устья скважины при разных радиусах разложения и изменении силы сцепленияРис.69. Влияние на устойчивость устья скважины при разных радиусах разложения и изменении угла внутреннего тренияНа рис.66,67,68 и 69, показано что уменьшение модуля упругости, и увеличение коэффициента Пуассона в зоне разложения могут привести к ухудшению устойчивости устья скважины; при этом чем больше радиус разложения,тем заметнее воздействие.
Изменение силы сцепления и угла внутреннего трения в зоне разложения не оказывают значительного влияния на устойчивостьустья скважины.114Влияние разложения газогидратов на устойчивость склонов морскогоднаОтношение предельной прочности на срезе почвы слагающей склон морского дна к фактическому напряжению на срез, создаваемому внутри склонавнешней нагрузкой, могут быть выражены следующим образом:c’=c/Frtan(φ’)=tan(φ)/Frc、φ- собственная прочность на срез почвы внутри склонаc’иφ’ – прочность на срез скального грунта склона после уменьшенияFr – коэффициент уменьшения прочностиСхема расчета коэффициента запаса устойчивости склона Fs представлена нарис.70.Рис.70.
Блок-схема метода конечных элементовДанная модель рассматривает динамический процесс развития зоны разложения и степени разложения газогидратов, когда газогидраты в различныхзонах разлагаются постепенно с течением времени. Посредством изменениякоэффициента запаса прочности оценивается снижение устойчивости склонаморского дна под воздействием разложившегося газогидрата.Размеры расчетной области: расстояние по горизонтали 1000 м, высота400 м, глубина залегания 150 м, угол наклона 19,74°, расстояние по склону 200м, склон расположен на 500 м ниже уровня моря, толщина гидратосодержащего слоя 50 м, как рис.71.115Рис.71.
Геометрические параметры модели пластаВ процессе исследований в качестве переменных рассматривались времяразработки месторождения и степень разложения газогидратов (таблица 6). Спомощью метода снижения прочности получены параметры залежей газогидратов при различной степени разложения.Таблица 6.
Параметры залежей газогидратов при различной степени разложенияИнформация почвенного слояоднородныйпочвенныйслоймодульупругостиE/(MПа)коэффициент Пуассонавесоваяплотность/kN/м311.512.5601500.30.3519.619.8/°с/kПапласт перемешиваниястепеньне разложеразложе- нияния газо- разложениегидратов до 30%разложениедо 60%разложениедо 80%разложениедо 100%уголнаклонапласта/°36200202514018.07 9.01050.3219.78010.57 5.3600.2919.6405.332.7300.2719.50.0133100.2519.4Влияние диапазона разложения газогидратовС помощью метода снижения прочности, варианты постановки исследовательских задач разделиться на 6. (таблица 7).116Степень разложения газогидратов является важным фактором, влияющимна устойчивость склона морского дна. По мере ведения разработки залежиобъем разложившегося газогидрата постепенно увеличивается, степень разложения газогидрата в пределах одной зоны также непрерывно увеличивается.Таблица 7 Варианты постановки исследовательских задачНомер задачиИсследовательская задачаВариант 1модель наклонной подводной залежибез учета разложения газогидратаВариант 2В зоне 1 гидрат разложился на 30%, в остальных зонахгазогидрат неразлагается.Вариант 3В зоне 1 газогидрат разложился на 60%, в зоне 2 газогидрат разложилсяна 30%, в остальных зонах гидрат не разлагается.Вариант 4В зоне 1 газогидрат полностью разложился, в зоне 2 газогидрат разложился на 80%, в зоне 3 на 60%, в зоне 4 газогидрат не разлагается.Вариант 5В зоне 1 газогидрат разлагается на 100%, в зоне 2 разлагается на 80%, взоне 3 разлагается на 60%,в зоне 4разлагается на 30%.Вариант 6В зонах 1 и 2газогидрат разлагается на 100%, в зонах 3 и 4разлагаетсяна 80%.Исследовательская задача заключается в следующем: определив, что газогидраты в различных зонах имеют различную степень насыщения, смоделировать влияние степени разложения газогидратов на устойчивость склонов(рис.72).117Рис.72.
Влияние объема разложения газогидратов на устойчивость пласта.Вариант 1, 2,3,4,5,6Влияние глубины газогидратного слояНиже представлена кривая запаса прочности склонов по результатам анализа влияния разложения газогидратов различной степени, проведенного в целях исследования влияния на устойчивость склонов(рис.73).Рис.73. Коэффициент запаса при разных степенях разложения газогидратовИз рис.73 видно, что по мере постепенного разложения газогидратов зонапластической деформации морского дна почти не изменяется, однако потенциальные зоны возникновения оползней заметно увеличиваются, как и ее глубина.
Из кривой запаса прочности видно, что запас прочности склонов118морского дна с увеличением степени разложения газогидрата постепенноуменьшается, это происходит из-за уменьшения прочности осадочных отложений в результате разложения гидратов и влияет на устойчивость склонов.Рис.74. Геометрическая модель исходной исследовательской задачиГеометрическая модель исходной исследовательской задачи, как рис 74,показано, что размеры расчетной области: расстояние по горизонтали 1000 м,высота 400 м, глубина залегания 150 м, угол наклона 19,74°, расстояние посклону 200 м, склон расположен на 500м ниже уровня моря, толщина гидратосодержащего слоя 50 м.В задаче рассматривается модель газогидратного пласта толщиной 50 м.Расчет задачи проводится с использованием метода конечных элементов.
Спомощью метода снижения прочности, варианты постановки исследовательских задач разделиться на 4. (таблица 8).Таблица 8. Исходные данные для решения исследовательских задачвычислительнаямодельтолщина налегающие отложестепень разложения газогидратовния/мМодель 150Модель 280Модель 3120Модель 4150Область 1 полностью разложилась, область2 разложена на 80%, область 3 разложена на60%, а область 4 разложена на 30%.По мере увеличения глубины залежи газогидрата охват зоны пластических связей может постепенно увеличиваться.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
