Диаграммы нагружения и параметры модели упруго-псевдопластической деформации черносланцевых пород баженовской свиты

Представлены результаты анализа экспериментальных данных по псевдотрехосному нагружению полноразмерных образцов черносланцевых пород баженовской свиты. Эксперименты проводились в условиях одноосного нагружения и при давлениях бокового обжатия 20 и 40 МПа. Показано, что в рассмотренном диапазоне нагрузки деформация породы за пределом упругости протекает в разных режимах: дилатансии и компакции. Несмотря на низкую пористость породы, переход от дилатансии к уплотнению происходит при среднем давлении, не превышающем 34 МПа. На основе анализа полученных данных выделены этапы деформирования на диаграммах нагружения и определены параметры математической модели с комбинированной предельной поверхностью, описывающей процесс деформирования в режимах дилатансии и компакции.

1. Баюк И.О., Березина И.А., Краснова М.А., Патонин А.В., Пономарев А.В., Тихоцкий С.А., Фокин И.В., Цельмович И.В., Калмыков Г.А. Экспериментально-теоретический подход для прогноза и анализа анизотропных упругих свойств углеводородосодержащего сланца Баженовской свиты при пластовых условиях // Актуальные направления геологического изучения и освоения недр Западной Сибири. – Тюмень ФГУП «ЗапСибНИИГГ», 2015. – С. 47–59.

2. Друккер Д., Прагер В. Механика грунтов и пластический анализ или предельное проектирование // Механика. Новое в зарубежной науке. Вып. 2. Определяющие законы механики грунтов. – М.: Мир, 1975. – С. 166–177.

3. Конторович А.Э., Конторович В.А., Рыжкова С.В., Шурыгин Б.Н., Вакуленко Л.Г., Гайдебурова Е.А., Данилова В.П., Казаненков В.А., Ким Н.С., Костырева Е.А., Москвин В.И., Ян П.А. Палеогеография Западно-Сибирского осадочного бассейна в юрском периоде // Геология и геофизика. – 2013. – № 54 (8). – С. 972–1012.

4. Конторович А.Э., Бурштейн Л.М., Никитенко Б.Л., Рыжкова С.В., Борисов Е.В., Ершов С.В., Костырева Е.А., Конторович В.А., Нехаев А.Ю., Пономарева Е.В., Фомин М.А., Ян П.А. Маргинальный фильтр волжско-раннебериасского морского бассейна и его влияние на распределение осадков // Литология и полезные ископаемые. – 2019. – № 3. – C. 199–210, doi: 10.31857/S0024-497X20193199-210.

5. Маркин М.А., Гула А.К., Юсупов Я.И. Комплексный геомеханический подход для выбора интервалов проведения ГРП на примере баженовской свиты в пределах Красноленинского свода // Бурение и нефть. – 2016. – № 9. – С. 50–55.

6. Николаевский В.Н. Определяющие уравнения пластического деформирования сыпучей среды // Прикладная математика и механика. – 1971. – № 35 (6). – С. 1017–1029.

7. Стафеев А.Н., Ступакова А.В., Суслова А.А., Гилаев Р.М. Обстановки осадконакопления и палеогеографическая зональность баженовского горизонта (титон-нижний берриас) Западной Сибири // Георесурсы. – 2017. – Спецвыпуск. Ч. 2. – С. 134–143, doi: 10.18599/grs.19.14.

8. Стефанов Ю.П. Локализация деформаций и нарушений в геоматериалах. Численное моделирование // Физическая мезомеханика. – 2002. – № 5 (5). – С. 107–118.

9. Стефанов Ю.П. Некоторые нелинейные эффекты поведения горных пород // Физическая мезомеханика. – 2016. – № 19 (6). – С. 54–61.

10. Тихоцкий С.А., Фокин И.В., Баюк И.О., Белобородов Д.Е., Березина И.А., Гафурова Д.Р., Дубиня Н.В., Краснова М.А., Корост Д.В., Макарова А.А., Патонин А.В., Пономарев А.В., Хамидуллин Р.А., Цельмович В.А. Комплексные лабораторные исследования керна в ЦПГИ ИФЗ РАН // Наука и технологические разработки. – 2017. – № 96 (2). – С. 17–32, doi: 10.21455/std2017.2-2.

11. Шубин А.А., Кудымов А.Ю., Яценко В.М. Методические аспекты изучения механических свойств пород баженовской свиты // Нефтяное хозяйство. – 2020. – № 3. – C. 43–46, doi: 10.24887/0028-2448-2020-3-43-46.

12. Шустов Д.В. Анизотропия физико-механических свойств сланцевых пород Баженовской свиты // Известия вузов. Горный журнал. – 2019. – № 4. – C. 55–60, doi: 10.21440/0536-1028-2019-4-55-60.

13. Bieniawski Z.T. Mechanism of brittle fracture of rock: Part II – experimental studies // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and Geomechanics Abstracts. – 1967. – Vol. 4. – P. 407–423, doi: 10.1016/0148-9062(67)90031-9.

14. Colmenares L.B., Zoback M.D. A statistical evaluation of intact rock failure criteria constrained by polyaxial test data for five different rocks // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. – 2002. – Vol. 39. – P. 695–729, doi: 10.1016/S1365-1609(02)00048-5.

15. Garavand A., Stefanov Yu.P., Rebetsky Y.L., Bakeev R.A., Myasnikov A.V. Numerical modeling of plastic deformation and failure around a wellbore in compaction and dilation modes // International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. – 2020. – Vol. 44. – P. 823–850, doi: 10.1002/nag.3041.

16. Grueschow E., Rudnicki J.W. Elliptic yield cap constitutive modeling for high porosity sandstone // International Journal of Solids and Structures. – 2005. – Vol. 42. – P. 4574–4587, doi: 10.1016/j.ijsolstr.2005.02.001.

17. Stefanov Yu.P., Chertov M.A., Aidagulov G.R., Myasnikov A.V. Dynamics of inelastic deformation of porous rocks and formation of localized compaction zones studied by numerical modeling // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. – 2011. – Vol. 59. – P. 2323–2340, doi: 10.1016/j.jmps.2011.08.002.