Синергетика геологічних середовищ та її вплив на ефективність розроблення й пошуку родовищ корисних копалин

  • Yu. I. Voitenko Український державний геологорозвідувальний інститут (УкрДГРІ) https://orcid.org/0000-0003-3077-2207
Ключові слова: синергетика, дисперсія міцності, синергетика, дисперсія міцності, дисипативна структура, дилатансія, хіміко-механічний ефект, диспергування

Анотація

Досліджено механізми спільного впливу гірських і пластових тисків, насичувальної рідини, елементів структури гірських порід і зовнішнього динамічного чи квазістатичного впливу на їхню поведінку в природних умовах, зокрема поблизу свердловини. На конкретних прикладах показано, що поведінка гірських порід з таким набором впливових чинників визначається законами синергетики і спільною дією зовнішнього впливу, нерівномірного напружено-деформованого стану породи, порового тиску й хіміко-механічних ефектів. Як приклади розглянуто результати газодебітних і газометричних досліджень ліквідованих свердловин, а також результати вибухової перфорації та інтенсифікації роботи нафтогазових свердловин на різних глибинах. Виникнення дефектів у мінералах з високим модулем пружності на мезо- та мікрорівнях ініціюється зовнішнім динамічним ефектом і незалежно під дією насичувальної рідини. Тоді під дією об’ємного нерівномірного стискання та пластового тиску, хіміко-механічних ефектів відбувається поступове руйнування теригенних порід на мікро- та макрорівнях. Результатом цих процесів є утворення ділянок поліпшеної проникності поблизу свердловин під час їхнього буріння, експлуатації та консервації. Під час буріння за традиційною технологією вони погіршуватимуть колекторські властивості пласта через проникнення фільтрату та твердої фази. Під час добування нафти й газу, зупинки та консервації свердловин – поліпшуватимуть ці властивості. Аналіз поведінки порід з позицій синергетики засвідчує, що найкращий режим навантаження на пласт під час буріння, закінчення та експлуатації свердловин – депресія (знижений тиск) на пласт. Визначено відомі та нові перспективні технології інтенсифікації видобутку нафти й газу.

Посилання

1. Balankin A. S. Self-organization and dissipative structures in the deformed body//Technical Physics Letters. – 1990. – V. 16. – lss 7. – Р. 14–20. (In Russian).

2. Voitenko Yu. I., Kovtun O. V. About the pre-outburst state of the coal and sandstone and the possible mechanism of coal and gas outburst process//Mineralnі resursy Ukrainy. – 2018. – № 2. – P. 32–35. (Іn Russian).

3. Voitenko Yu. I., Kovtun O. V. About the viscous and brittle destruction of rocks upon impact and explosion//Visnyk NTUU “KPI”. Seriia hirnytstvo. – 2017. – № 34. – P. 9–17. (In Ukrainian).

4. Voitenko Yu. I. Physical and technical bases of borehole geotechnologies with controlled fracturing. Thesis for doctor’s degree, 5.15.11, Kiev, Ukraine, 2000. – 377 p. (In Ukrainian).

5. Hubych I. B., Krupskyi Yu. Z., Derenevskyi A. M. Methods of liquidated wells oil bedding revision//Zbirnyk naukovykh prats UkrDHRI. – № 3. – P. 118–125 (In Ukrainian).

6. Ivanova N. I. The study of the microcracks of mechanically stressed quartz diorite in the presence of aqueous phases. In the book: Physicochemical mechanics and lyophilic disperse systems. – Kiev: Naukova dumka, 1981. – lss. 13. – P. 111–114. (In Russian).

7. Ivanova N. I., Kogan B. S., Pertsov N. V. The effect of the liquid phase in the formation of cracks in structures mechanically strained quartz diorite//Doklady AN SSSR. Geologija. – 1981. – Vol. 259. – № 6. – P. 1423–1428. (In Russian).

8. Karev V. I. Effect of the stress-strain state of rocks on the filtration process and well flow rate: Author’s abstract. dis. ... Dr. Techn. Sciences: 01.02.04/IPMash RAN. – Sankt-Peterburg, 2010. – 34 p. (In Russian).

9. Kovzun I. G., Procenko I. T., Percov N. V. The role of chemical and physicochemical processes in preparation and the formation of properties of silicate suspensions//Kolloid. zhurnal. – 2001. – Vol. 63. – № 2. – P. 214–219. (In Russian).

10. Kochanov A. M., Odincov V. A. Wave prefracturing of solid rocks under blasting//Journal of Mining Science. – 2016. – 52. – № 6. – P. 38–48. (In Russian).

11. Makogon V. V. Some peculiarities of secondary terrigenous reservoirs of the central part of DDB on large depths//Mineralnі resursy Ukrainy. – 2017. – № 4. – P. 24–28. (In Ukrainian).

12. Fracture Mechanics and strength of materials: In Handbook of 4 vol./UANSSR Fiziko-meh. in-t. – Kiev: Naukova dumka, 1988. – Vol. 2: Stress intensity factors in cracked bodies/M. P. Savruk, 1988. – 619 p. (In Russian).

13. Fracture Mechanics and strength of materials:. In Handbook of 4 vol./UANSSR Fiziko-meh. in-t. – Kiev: Naukova dumka, 1988. – Vol. 1: Fundamentals of Fracture Mechanics/V. V. Panasyuk, A. E. Andrejkiv, V. Z. Parton. – 1988. – 488 p. (In Russian).

14. Mihajuk А. V., Voitenko Yu. I. Pulsed rupture of rocks. – Кiev: Nаukova dumkа, 1991. – 204 p. (In Russian).

15. Mihaljuk A. V. Dilatansy and its influence on the properties of rocks under pre-limiting dynamic loads. – Kiev: Vipol, 2001. – 102 p. (In Russian).

16. Nonclassical problems of fracture mechanics: 4 vol./Ukrainian Academy of Sciences, Institute of Mechanics. – Kiev, 1991. – Vol. 2: Brittle fracture of materials with initial stresses/A. N. Guz. – 288 p. (In Russian).

17. Pysarenko H. S., Kvitka О. L., Umanskyi Е. S. Strength of materials. – Кyiv: Logos, 2005. – 562 p. (In Ukrainian).

18. Prokopenko V. A., Kovzun I. H., Ulberh Z. R., Tsyhanovych O. A., Panko A. V. Physicochemical geomechanic and nanochemical processes in natural and technogenic minerals//Visn. NAN Ukrainy. – 2018. – № 2. – P. 83–96. (In Ukrainian).

19. Rodionov V. N., Sizov I. A., Cvetkov V. M. Fundamentals of geomechanics. – Moskva: Nedra, 1986. – 306 p. (In Russian).

20. Haken G. Synergetics. – Moskva: Mir, 1980. – 400 p. (In Russian).

21. Yurel G. N., Stavrogin A. N., Ivanova N. I. Micro-transformations of sandstones of various lithogenetic types at high pore pressures//Lithology and Mineral Resources. – 1986. – № 6. – P. 100–122. (In Russian).

22. Fuller B. R. Synergetics. – N. – Y.: MacMillan, 1982. – 350 p.

23. Griniov V., Zakharova L., Diedich I., Nazymko V. Distant interaction of rock mass clusters around underground opening//Mining of Mineral Deposits. – 2017. – Vol. 11. – № 2. – P. 79–83.

24. Starostina V. I., Sherbakov S. S., Sakys D. R. Synergetics in Geology. //https://www.sciencedirect.com/science/journal/18725791.

25. Voitenko Yu., Kravets V., Shukurov A., Drachuk O. Peculiarities of britlle and ductile materials destruction and deformation during the explosion of industrial shaped charges//Mining of Mineral Deposits. – Vol. 11. – № 2. – P. 12–20.
Опубліковано
2019-10-16
Як цитувати
Voitenko, Y. I. (2019). Синергетика геологічних середовищ та її вплив на ефективність розроблення й пошуку родовищ корисних копалин. Мінеральні ресурси України, (3), 15-21. https://doi.org/10.31996/mru.2019.3.15-21