Исследования механических свойств горных пород для проектирования строительства скважин и геомеханического моделирования разработки месторождений

В текущей практике разработки полезных ископаемых геомеханическое моделирование выполняется с использованием результатов лабораторных испытаний образцов горных пород целевых объектов (керна пластов, штуфов из бортов карьеров и штолен), позволяющее определить безопасные параметры бурения скважин (плотность бурового раствора, траекторию и конструкцию стволов скважин) и геометрии горных выработок (склонов карьеров, форму и направление штолен и др.).

Сопряженное геомеханико-гидродинамическое моделирование разработки месторождений углеводородов позволяет оценивать динамику пористости и проницаемости горных пород в зависимости от изменения порового давления при добыче нефти. Изначально флюиды в поровом пространстве коллекторов находятся под значительным давлением, которое вместе с минеральным скелетом горных пород противодействует весу вышележащих пластов. При добыче нефти поровое (пластовое) давление постепенно снижается, что приводит к сжатию горной породы со снижением проницаемости и дебита скважин. Эти изменения необходимо учитывать при проектировании разработки.

В Научно-лабораторном центре АО «Геологика» выполняются исследования:

• опережающее расчленение геологического разреза на механотипы и построение профиля прочностных свойств при скретчировании полноразмерного керна,
• скорости прохождения акустических волн в нормальных и пластовых условиях,
• предел прочности при одно- и многоосном одно- и многостадийном нагружении в нормальных и пластовых условиях,
• предела прочности при одноосном растяжении,
• предел прочности при срезе со сжатием при разных углах наклона плоскости,
• предел прочности при прямом сдвиге по плоскостям распила и по естественным трещинам,
• упругие модули (статические и динамические модуль Юнга и коэффициент Пуассона),
• трещиностойкость,
• сжимаемость горных пород, порового пространства и минерального скелета,
• пороупругий коэффициент Био прямым методом,
• набухаемость глин при воздействии технологических жидкостей.

Скретчер полноразмерного керна ПИК-ST

Результаты скретчирования одной из пачек баженовской свиты с восстановлением значений предела прочности при одноосном нагружении (USC)

Паспорт прочности горной породы, построенный по результатам испытаний 4 образцов с определением предела прочности при одноосном растяжении (тест TSTR), при одноосном нагружении (тест USC) и при многоосном одностадийном нагружении (тест CCS)