Разрушение ствола под действием механических напряжений чаще всего бывает вызвано двумя причинами. Если плотность раствора слишком высока, это может привести к разрыву (порода в состоянии растяжения), и, в свою очередь, к уходу раствора в пласт. Если плотность раствора слишком мала, происходят осыпи (отслаивания) или обвалы породы (порода в состоянии сжатия) как показано на рис18. Механическое трение и воздействие, оказываемое бурильной колонной, также могут являться причиной расширения ствола и привести к неустойчивости ствола скважины, пробуренного в хрупких породах. Разрыв под действием растягивающего напряжения Горные породы имеют низкий предел прочности при растяжении. В действительности, предел прочности на растяжение неконсолидированных песков или трещиноватых пластов равен нулю. Песчаники обычно имеют более низкий предел прочности при растяжении, чем глини- стые сланцы. Твердые породы могут иметь предел прочности при растяжении, равный от 300 до 600 фунтов/кв.дюйм (от 20,7 до 41,4 бар). Для регулирования притока газа и жидкости в скважину, плотность бурового раствора обычно увеличивают, поддерживая гидростатическое давление на уровне, несколько превышающем пластовое. Если давление бурового раствора выше градиента гидроразрыва пласта, в породе появляются трещины и происходит поглощение раствора. Трещина образуется в плоскости, параллельной направлению максимального осевого напряжения и перпендикулярной минимальному осевому напряжению. Вертикальная трещина будет раскрываться в направлении минимального осевого напряжения. Трещинообразование и потеря циркуляции будет отрицательно сказываться на целостности и устойчивости ствола скважины, в особенности в породах со средней и высокой твердостью.

Существует учение о том, что «мягкие» сланцевые глины и гумбо с высоким содержанием воды подвергаются пластической деформации, что приводит к увеличению размера и объема ствола (т.н. эффект «раздувания»).

Рис.17 Неустойчивость ствола в силу механических причин (Брадли)

Согласно данной теории, при избыточной плотности раствора, ствол скважины может расширяться («раздуваться») и накапливать давление по принципу резинового шара. Это, в свою очередь, может привести к появлению признаков проявления, так как при остановке циркуляции буровой раствор будет переливаться через устье скважины. Данная концепция достаточно противоречива и трудна для понимания, она не дает ясного представления о том, чем бывают вызваны признаки расширения ствола, раскрытием и закрытием трещин или пластической деформацией ствола скважины. В любом случае, кон- троль давления в скважине дол- жен проводиться с максимальной осторожностью. Разрушение при сжатии/ Обрушение или пластическая деформация Предел прочности при сжатии горных пород обычно варьиру- ется от 4000 до 15000 фунтов/ кв.дюйм (от 276 до 1034 бар). При недостаточной плотности бурового раствора, когда невозможно сбалансировать это максимально допустимое напряжение породы, начинает действовать один из двух механизмов разрушения:

 1. Расширение ствола скважины за счет осыпания или обрушения хрупких пород.

2. Деформация и сужение ствола скважины, происходящее в результате действия пластической деформации в пластичных породах, таких как соль, что может привести к полному сжатию ствола. Особые проблемы, связанные с неустойчивостью ствола, возникают при наличии глинистых пород, находящихся под высоким поровым давлением и напряжением, поскольку в данных условиях плотность бурового раствора будет недостаточной для создания противодействия напряжению сжатия. Из-за незначительного газопоказания распознать высокое напряжение затруднительно, поэтому трудно принять решение о необходимости повышения плотности раствора. Признаком возникновения подобных осложнений является увеличение объема осыпающейся породы, который можно наблюдать на вибросите. Часто увеличение объема сопровождается изменением размера и формы (более крупные и осколочные или угловатые) кусков обрушающейся породы. Существует немало определений такому явлению, как разрушение глин под действием сжатия, среди них — осыпание, обваливание, обрушение, отслаивание породы. Фрагменты такой породы обычно крупнее выбуренных частиц, и имеют осколочную, угловатую форму.