Влияние порового давления метана на геомеханическое состояние массива в окрестности пластовой выработки

07 сен 2018


Представлена модель геомеханического состояния углепородного массива, вмещающего пластовую выработку, пройденную по газоносному пласту. Модель построена на базе основных положений механики деформируемого твердого тела и линейной механики разрушения. Она предполагает, что массив находится в условиях плоского деформированного состояния и нагружен гравитационным полем напряжений. Считается, что характеристики прочности угольного пласта меньше, чем характеристики прочности пород вмещающего массива, но выше характеристик прочности по их контакту. Условиями возникновения неупругих деформаций приняты критерии прочности Кулона — Мора и Мора — Кузнецова. В этой связи задача о напряженно-деформированном состоянии углепородного массива является упругопластической задачей.
Поровое давление газа изменяется вглубь пласта в соответствии с функцией гиперболического тангенса. На кромке пласта оно равно атмосферному давлению, а вдали от кромки — гидростатическому.
В модели принято, что при формулировании граничных условий на контакте пласта с боковыми породами микротрещины с поровым давлением метана ориентированы вертикально. В этой связи в граничных условиях горизонтальная компонента гидростатического давления уменьшается на величину порового давления метана.
Путем замены пластической части пласта действующими в ней по контакту пласта нормальными и касательными напряжениями упругопластическая задача сведена к краевой задаче теории упругости.
Для оценки роста микротрещин под действием давления метана используется критерий, полученный в рамках линейной механики разрушения.
В ходе вычислительного эксперимента, проведенного в рамках разработанной модели, построены графики зависимости главных напряжений, порового давления метана и показателя роста микротрещин от координаты, отсчитываемой вдоль контакта пласта с боковыми породами.
Установлено, что учет в модели порового давления метана незначительно влияет на параметры опорного давления, но дает принципиально новые результаты относительно роста трещин по сравнению с моделью, в которой влияние давления метана не учитывается.
 
Н.В. Черданцев
Планируется к публикации в девятом номере журнала

Журнал входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней кандидата и доктора наук, сформированный ВАК Минобрнауки России. Публикуются статьи по следующим отраслям и группам научных специальностей: 01.04.00 — физика; 05.26.00 — безопасность деятельности человека; 02.00.00 — химические науки.

Журнал включен в Российский индекс научного цитирования (РИНЦ) и в международные базы данных: Scopus, Chemical Abstracts Service (CAS), EBSCO Publishing, Ulrich's Periodicals Directory.

подробнее

Федеральные новости

Региональные новости