Приведены результаты экспериментальных исследований по установлению влияния знакопеременного температурного воздействия на энергоемкость разрушения образцов доломита трубки "Интернациональная" и известняков карьера "Мохсоголлох" в нивальных условиях, при насыщении их растворами солей (NaCl) различных концентраций. Концентрация соли в растворе составляла от 0-20 %. Исследования выявили, что после пяти циклов замораживания-оттаивания в нивальной среде без содержания в растворе соли (0 %), энергозатраты на разрушение доломита трубки "Интернациональная" снижаются на 6 %. С увеличением концентрации соли в растворе энергоемкость разрушения образцов доломита повышается вплоть до первоначальных значений, соответствующих исходным показателям разрушения (без воздействия циклов). Энергоемкость разрушения образцов известняка карьера "Мохсоголлох" под действием пяти циклов замораживания-оттаивания в нивальных условиях максимально снижается на 15 %, при любом содержании соли в растворе. В отличие от доломита трубки "Интернациональная" влияние концентрации соли в растворе на энергоемкость разрушения образцов известняка карьера "Мохсоголлох" не выявлено. Установлено, что нивальные условия выветривания в меньшей степени воздействуют на образцы исследованных пород, чем аквальные.
This article presents the findings of experimental investigations conducted to assess the influence of alternating temperature variations on the energy consumption associated with the destruction of dolomite samples from the Internatsionalnaya pipe and limestone samples from the Mokhsogolloh quarry. The evaluations were carried out under nival conditions, involving exposure to varying concentrations of sodium chloride (NaCl) solutions, with salt concentrations ranging from 0% to 20%. The findings reveal that after five freeze-thaw cycles in a nival environment, the energy required for the destruction of dolomite from the Internatsionalnaya pipe decreased by 6% in the absence of salt (0% concentration). However, as the concentration of salt in the solution increased, the energy necessary for the destruction of the dolomite samples escalated to levels comparable to those recorded prior to the freeze-thaw cycles. In contrast, the energy required for the degradation of limestone samples from the Mokhsogolloh quarry decreased by a maximum of 15% after five freeze-thaw cycles, regardless of the salt concentration present in the solution. Thus, unlike the dolomite from the Internatsionalnaya pipe, the influence of salt concentration on the energy intensity of limestone destruction from the Mokhsogolloh quarry was not observed. Furthermore, it was concluded that nival weathering conditions have a lesser effect on the examined rock samples compared to aquatic conditions.

Подмерзлотные водоносные горизонты характеризуются низкими пластовыми температурами и давлениями, близкими к условным гидростатистическим, что позволяет их рассматривать в качестве геологических формаций для организации подземных хранилищ газа в гидратном состоянии. Для проектирования таких подземных хранилищ газа требуется проведение экспериментальных исследований гидратообразования в пористых средах. В настоящей работе рассматриваются подмерзлотные водоносные горизонты Вилюйской синеклизы, где зона стабильности гидратов охватывает меловые и юрские отложения, которые представляют собой терригенно-глинистые толщи. На условия гидратообразования влияют свойства пористой среды: минералогический и гранулометрический состав, плотность, пористость и влажность, наличие органических и неорганических примесей, в особенности глин. Следовательно, исследование гидратообразования в глинистых грунтах – это важная составляющая, которая будет основой для создания подземных хранилищ газа. Для изучения термобарических условий гидратообразования использовался метод дифференциального термического анализа. Образцы пористых сред представляли собой глинистые грунты с различной влажностью в диапазоне от 15 до 40 %. Обнаружено, что в грунтах с влажностью 20 % и более формируется механическая смесь гидратов практически чистого метана и газа с более высокой молекулярной массой. Установлено, что при повышении влажности глинистых грунтов кинетические характеристики гидратообразования снижаются. На основе проведенного исследования можно заключить, что для организации подземных хранилищ газа в гидратном состоянии подходят пористые среды, в которых глинистые прослои обладают минимальной влажностью
Subpermafrost aquifers are distinguished by their low stratum temperatures and pressures that approximate conventional hydrostatic pressures, rendering them suitable geological formations for the organization of underground gas storage facilities in a hydrate state. The design of such facilities requires the execution of experimental studies focused on hydrate formation within porous media. This paper examines the subpermafrost aquifers located in the Vilyui syneclise, where the hydrate stability zone covers Cretaceous and Jurassic deposits, specifically terrigenous-clayey strata. The mineralogical and granulometric composition, density, porosity, and moisture content, along with the presence of clays in the porous medium, influence the conditions conducive to hydrate formation. Therefore, the investigation of hydrate formation in clayey soils is a critical component that will support the development of underground gas storage facilities. To analyze the thermobaric conditions associated with hydrate formation, the method of differential thermal analysis was employed. The samples of porous media comprised clayey soils with varying moisture content, ranging from 15% to 40%. The results indicate that in soils with a moisture content of 20% or greater, a mechanical mixture of hydrates consisting of nearly pure methane and gases with higher molecular weights is produced. Additionally, it was observed that an increase in the moisture content of clay soils correlates with a decrease in the kinetic characteristics of hydrate formation. Based on the conducted research, it can be concluded that porous media characterized by clay layers with minimal moisture content are optimal for the establishment of underground gas storage facilities in a hydrated state

Нарушение устойчивости открытого ствола скважины в процессе наклонно-направленного и горизонтального бурений является критической проблемой, способной привести к аварийным ситуациям и значительным экономическим потерям. Одним из ключевых способов предотвращения обрушения стенок скважин является тщательный подбор плотности бурового раствора на основе геомеханического моделирования. Целью данного исследования является сравнительный анализ влияния наиболее используемых критериев разрушения (Кулона-Мора, Друккера-Прагера, Хука-Брауна, Моджи-Кулона и Ладе) на расчет плотности бурового раствора, обеспечивающего устойчивость скважины. В работе проводится одномерное геомеханическое моделирование в программном комплексе "РН-СИГМА 2.0" с использованием каротажных данных (плотность, интервальные времена продольных и поперечных волн) для пяти скважин из открытых источников. Рассчитаны профили геостатического и порового давлений, динамические и статические упругие свойства (модуль Юнга и коэффициент Пуассона), прочностные свойства (пределы прочности на одноосное сжатие и растяжение, угол внутреннего трения), а также горизонтальные напряжения по пороупругой модели. Результаты расчетов показали, что выбор критерия разрушения оказывает существенное влияние на величину плотности бурового раствора, необходимого для предотвращения обрушения стенок скважин. Минимальные значения плотности получены при использовании критерия Ладе, а максимальные - критериев Хука-Брауна и Друккера-Прагера. Классический линейный критерий Кулона-Мора показал средние значения плотности. Эти различия обусловлены разной математической формулировкой критериев и учетом ими различных механизмов разрушения горных пород. Полученные результаты указывают на необходимость тщательного выбора критерия разрушения, соответствующего литологии и механическим свойствам конкретных интервалов горных пород.
The instability of an open wellbore during directional and horizontal drilling is a critical issue that can lead to emergencies and significant economic losses. One of the key methods to prevent wellbore collapse is the careful selection of drilling fluid density based on geomechanical modeling. The objective of this study is a comparative analysis of the influence of the most commonly used failure criteria (Coulomb-Mohr, Drucker-Prager, Hoek-Brown, Mohr-Coulomb, and Lade) on the calculation of drilling fluid density required to ensure wellbore stability. The work involves one-dimensional geomechanical modeling using the RN-SIGMA 2.0 software package with logging data (density, interval transit times of longitudinal and transverse waves) from five wells obtained from open sources. We calculated profiles of geostatic and pore pressures, dynamic and static elastic properties (Young’s modulus and Poisson’s ratio), strength properties (uniaxial compressive and tensile strength limits, internal friction angle), as well as horizontal stresses according to a poroelastic model. The results showed that the choice of failure criterion significantly affects the required drilling fluid density to prevent wellbore collapse. The lowest density values were obtained using the Lade criterion, while the highest values corresponded to the Hoek-Brown and Drucker-Prager criteria. The classical linear Coulomb-Mohr criterion yielded intermediate density values. These differences are due to different mathematical formulations of the criteria and their consideration of various rock failure mechanisms. The findings indicate the necessity of carefully selecting a failure criterion appropriate for the lithology and mechanical properties of specific rock intervals.