Основные закономерности разрушения горных пород. Буримость пород

1. Сопротивление горных пород разрушению в процессе бурения наиболее полно характеризуется показателями механических и абразивных свойств пород: плотностью, объемной массой, прочностью на одноосное сжатие, твердостью и др. Плотность горной породы р_т (в кг/м³) - масса единицы объе­ма твердой фазы минерала или* породы: ; т - масса образца породы в чистом и сухом виде, кг; V₁ -объем пор и пустот в горной породе, м³; V₂ - общий объем поро­ды (объем твердого минерального скелета в данном объеме), м³ . Объемная масса горных пород р_п (в кг/м³) - масса единицы объема сухой породы при данной пористости в ее естественном состоянии. Прочность на одноосное сжатие σ_сж (в МПа) - напряжение, при котором горная порода начинает разрушаться, существенно зависит от минералогического и петрографического составов по­роды. От величины ст_сж зависит энергия, расходуемая на разру­шение породы. Твердость породы р_т (в МПа). По методу вдавливания штампа характеризуется локальная прочность породы при вдавлива­нии в нее другого более твердого тела. Твердость породы влияет на величину внедрения в них режущих элементов долот. Клас­сификация горных пород по р_ш и а_т, предложенная Л.А. Шрей-нером. Коэффициент Пуассона V характеризует отношение относи­тельной поперечной деформации к относительной продольной деформации при растяжении или сжатии. Применяется для вычис­ления горизонтального сжимающего горного давления. Коэффициент пластичности К_пл характеризует отношение об­щей работы, затраченной на разрушение породы под штампом, к работе упругих деформаций. По величине К_пл все породы разде­лены на шесть категорий:

Категория................. 12 3 4 5 6

К_пл............................... 1 >1-2 >2-3 >3-4 >4-6 >6-8

Абсолютная (общая) пористость Я_а - это отношение полного объема пор (пустот) к объему всей породы. Проницаемость - способность пород пропускать под действи­ем градиента давлений пластовые флюиды (жидкость, газ и ГЖС). Гранулометрический состав породы - количественное содер­жание в горной породе разных по размеру зерен (в % для каж­дой фракции). Геостатическая температура пород Т_Т - это температура в естественных условиях залегания пород в земной коре, т.е. до начала бурения или после весьма длительного простоя скважины без промывки.С увеличением глубины залегания пород ниже нейтрального слоя (ближайший к дневной поверхности слой породы, температура которого не изменяется при суточных и сезонных колеба­ниях температуры атмосферного воздуха) она возрастает, причем интенсивность роста, как правило, изменяется чаще в сторону уменьшения. В районах, где геотермический градиент с глубиной изменяется весьма незначительно, распределение геостатических температур приближенно можно рассчитать по формулеТ_г= Т_пл-Г(L_пл - L)где Т_пл - известная температура на глубине L_пл, °С; Г - геотермический градиент - прирост Т_пл на каждый метр глубины залегания породы, °С/м (с глубиной несколько изменяется). Многолетнемерзлые горные породы - зона земной коры, в пре­делах которой горные породы охлаждены ниже 0 °С непрерывно от нескольких лет до тысячелетий. Мощность их в северных и се­веро-восточных районах России измеряется сотнями метров, а температура достигает (-7)-(-12)°С. Обломочные водонасыщенные рыхлые и слабосцементированные горные породы при замерза­нии и оттаивании резко изменяют свои свойства: при замерзании цементируются льдом и отличаются высокой прочностью (а_сж < < 2,5 МПа) и непроницаемостью; при оттаивании они переходят в переувлажненное состояние. Прочность мерзлых песчаных по­род значительно выше, чем прочность мерзлых глинистых пород. Анизотропность свойств пород зависит от упругих свойств, плотности, структурных и ее текстурных особенностей. Этот по­казатель, как и степень наклона чередующихся по твердости и мощности пластов, оказывает наибольшее влияние (из геологических причин) на искривление скважин. Совокупность физико-механических свойств горных пород определяет их буримость, т.е. способность горных пород сопротивляться проникновению в них породоразрушающего инструмента.Для определения категории горной породы по литологиче-скому признаку в бурении используется классификационный ряд типичных представителей горных пород.

Поиск по сайту: