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 породырт (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 породрп (в кг/м3) - масса единицы объема сухой породы при данной пористости в ее естественном состоянии. Прочность на одноосное сжатиеσсж (в МПа) - напряжение, при котором горная порода начинает разрушаться, существенно зависит от минералогического и петрографического составов породы. От величины стсж зависит энергия, расходуемая на разрушение породы.Твердость породы рт (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 рш и ат, предложенная Л.А. Шрей-нером. Коэффициент ПуассонаV характеризует отношение относительной поперечной деформации к относительной продольной деформации при растяжении или сжатии. Применяется для вычисления горизонтального сжимающего горного давления. Коэффициент пластичности Кпл характеризует отношение общей работы, затраченной на разрушение породы под штампом, к работе упругих деформаций. По величине Кпл все породы разделены на шесть категорий:
Категория................. 12 3 4 5 6
Кпл............................... 1 >1-2 >2-3 >3-4 >4-6 >6-8
Абсолютная (общая) пористостьЯа - 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 ТТ - 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 формулеТг= Тпл-Г(Lпл - L)где Тпл - известная температура на глубине Lпл, °С; Г - геотермический градиент - прирост Тпл 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 (асж < < 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 породзависит 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 .
Категория пород по буримости | Типичные горные породы |
I | Торф и растительный мир без корней. Рыхлые: лёсс, пески (не плывуны), супеси без гальки дщебня. Влажный ил. Трепел. Слабый мел |
II | Торф и растительный слой с корнями, небольшой примесью мелкой Сдо 3 см) гальки или щебня. Супеси и суглинки. Плотные пески. Лёсс. Рыхлый мергель. Лед. Глины средней плотности. Мел. Диатомит. Сажи. Каменная соль (галит). Охристая железная руда |
III | Суглинки и супеси с примесью свыше 20 % мелкой (до 3 см) гальки или щебня. Плотный лесс. Дресва. Глины: с частыми прослоями песчаников, мергелей, плотные, мергелистые, загипсованные. Плотный мел. Магнезит. Гипс. Слабый каменный уголь. Бурый уголь. Сланцы: тальковые, разрушенные всех разновидностей. Марганцевая руда. Глинистые бокситы |
IV | Галечник, состоящий из мелких галек осадочных пород. Мерзлые водоносные пески, ил, торф. Плотные глинистые алевролиты. Глинистые песчаники. Плотный мергель. Неплотные известняки и доломиты. Плотный магнезит. Пористые: известняки, туфы. Глинистые опоки. Кристаллический гипс. Ангидрит Калийные соли. Крепкий бурый уголь. Каолин (первичный). Сильно выветренные серпентиниты (змеевики). Кристаллический апатит. Дуниты, перидотиты. Бокситы |
V | Галечно-щебенистые грунты. Мерзлый галечник. Алевролиты, аргиллиты. Весьма плотные глины. Конгломерат осадочных пород. Известняки. Мрамор. Мергелистые доломиты. Весьма плотный ангидрит. Пористые выветренные опоки. Твердый каменный уголь. Антрацит. Желваковые фосфориты. Сланцы: глинисто-слюдяные, хлоритовые, серицитовые. Серпентиниты. Вулканические туфы. Дуниты, затронутые выветриванием. Брекчиевидные кимберлиты |
VI | Плотные ангидриты. Плотные мерзлые глины. Песчаники: полевошпатовые, кварцево-известковистые. Алевролиты с включением кварца. Известняки: плотные доломитизированкые, скарнирован-ные. Плотные доломиты. Опоки. Сланцы: глинистые, кварцево-слю-дяные. Порфириты. Габбро. Слабо окремненные аргиллиты. Дуниты, не затронутые выветриванием. Перидотиты. Амфиболиты. Пи-роксениты. Талькокарбонатиые породы. Апатиты. Скарны. Сыпучий колчедан. Бурые железняки. Сидериты |
VII | Окремненные аргиллиты. Галечник изверженных и метаморфических пород (речник). Мелкий без валунов щебень. Кварцевые песчаники. Весьма плотные доломиты, окварцованные. Крепкие, плотные опоки. Фосфоритовая плита. Слабо окремненные сланцы. Порфиры, порфириты, диабазовые туфы. Сиениты. Диориты. Габбро. Пироксениты. Базальтовидные кимберлиты. Пористые кварциты. Бурые железняки. Хромиты. Сульфидные руды |
VIII | Кремнистые аргиллиты. Окварцованные доломиты. Окремненные: известняки и доломиты. Плотные фосфориты. Окремненные сланцы. Гнейсы. Выветренные базальты. Диабазы. Порфиры и порфириты. Андезиты. Диориты. Лабрадориты. Перидотиты. Мелкозернистые, затронутые выветриванием граниты, сиениты, габбро, гранитогнейсы, пегматиты. Кварциты: гематитовые, магнетитовые. Плотный колчедан. Диаспоровые бокситы |
IX | Базальты, не затронутые выветриванием. Конгломераты изверженных пород на кремнистом цементе. Карстовые известняки. Кремнистые: песчаники, известняки. Кремнистые доломиты. Кварциты: магнетитовые, гематитовые, тонкополосчатые. Роговики. Трахиты. Окварцованные порфиры. Тонкокристаллические диабазы. Окремненные туфы. Затронутые выветриванием: липариты, микрограниты. Крупнозернистые граниты, гранитогнейсы. Сиениты. Габоро-нориты. Пегматиты. Гранатовые скарны. Плотные бораты |
X | Валунно-галечные отложения изверженных пород. Кварцевые песчаники. Джеспилиты. Роговики с сульфидами. Липариты. Граниты, гранитогнейсы. Пегматиты. Скарны. Магнетитовые и мартитовые руды. Окремненные бурые железняки. Жильный кварц. Сильно окварцованные и ороговикованные порфириты |
XI | Тонкозернистые альбитофиры. Джеспилиты, не затронутые выветриванием. Яшмовидные кремнистые сланцы. Кварциты. Железистые очень твердые роговики. Плотный кварц. Корундовые породы |
XII | Совершенно не затронутые выветриванием монолитно-сливные: джеспилиты, кремень, яшмы, роговики, кварциты, эгириновые и корундовые породы |
Дата добавления: 2016-06-18; просмотров: 2744;