А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Механічне властивість - гірська порода

Механічні властивості гірських порід визначають їх поведінку в процесах деформації зовнішніми силами і надають тому істотний вплив, як буде показано далі, на ефективність прострілочно-вибухової апаратури, дію якої в кінцевому рахунку пов'язано з деформацією, а частіше з руйнуванням гірських порід.

Механічні властивості гірських порід визначають їх поведінку в процесах деформації зовнішніми силами і надають тому істотний вплив, як буде показано нижче, на ефективність ПВА, дія якої в кінцевому рахунку пов'язано з деформацією, а частіше з руйнуванням гірських порід.

Механічні властивості гірських порід оцінюються рядом параметрів або характеристик, що виражають специфіку поведінки щільних зцементованих порід під дією механічної напруги. При природному заляганні порід механічні напруги обумовлюються, головним чином, дією ваги верхніх порід (по вертикалі) і зусиллями в горизонтальній площині внаслідок тектонічних зрушень масивів порід і складкообразования, а також ущільнення порід в процесі їх занурення за рахунок осадконакоп-лення.

Механічні властивості гірських порід характеризуються показниками, які враховують при розробці та експлуатації нафтових родовищ. До них відносяться пружність порід, міцність на стиск і розрив, залишкова деформація, пластичність.

Механічні властивості гірських порід характеризуються щільністю, питомої об'ємної масою і міцністю.

Механічні властивості гірських порід проявляються при дії на них зовнішніх навантажень. Поведінка гірської породи під навантаженням полягає в загальному випадку з трьох етапів: пружного деформування, пластичного деформування і руйнування.

Механічні властивості гірських порід, що оточують вироблення сланцевих шахт, вивчені вкрай недостатньо. Проведені дотепер нечисленні дослідження обмежувалися вимірами міцності властивостей окремих зразків порід, і за результатами цих вимірів не можна було отримати достатнє уявлення про механічні властивості масиву в цілому. Тим часом у зв'язку з дедалі збільшується впровадженням штангового кріплення на шахтах, коли нею закріплюються великі оголення покрівлі і відсутня підтримуюча кріплення, більш поглиблене вивчення властивостей міцності і стійкості порід набуває великого значення.

Механічні властивості гірських порід, що оточують вироблення сланцевих шахт, неоднакові і змінюються по площі родовища в значній мірі.

Механічні властивості гірських порід нафтових родовищ Куйбишевської області[1]наведені в табл. 615 аналіз якої показує близкості цих порід за механічними властивостями до породам Башкирської АРСР і Татарської АРСР.

На механічні властивості гірських порід, які визначаються методом вдавлення пуансона, істотно впливає температура, але характер цього впливу залежить від напруженого стану породи. Якщо при атмосферному тиску твердість кварциту зростає при нагріванні до 600 С, глинисто-карбонатних порід - при нагріванні до 150 - 200 С, то при всебічному гідравлічному тиску 50 МПа твердість глинисто-карбонатних порід зменшується при нагріванні до 100 С, а при більш високій температурі знову зростає. Межа плинності глинисто-карбонатних порід зменшується зі збільшенням температури до 200 С, особливо при високому всебічному стиску. коефіцієнт пластичності цих порід при нагріванні зменшується як при невеликому, так і при високому всебічному стиску. Площа підстави лунки, що утворюється при руйнуванні породи, з ростом температури збільшується при тиску, близькому до атмосферного, але істотно зменшується при високому всебічному стиску.

До механічних властивостей гірських порід відносяться міцність, твердість, пружність і абразивність.

Під механічними властивостями гірських порід розуміють характеристики, що визначають їх здатність чинити опір деформації і руйнування в поєднанні зі здатністю пружно мул пластично деформуватися під дією зовнішніх механічних сил. Механічні властивості порід поділяють на міцність, пружні, акустичні і горнотехнологіческіе.

Під механічними властивостями гірських порід розуміються такі особливості, які визначають характер їх деформацій і руйнування під впливом прикладеного навантаження. Іншими словами, механічні властивості гірських порід проявляються в характері зміни внутрішніх зв'язків і розподілі матеріалу в залежності від зміни інтенсивності і структури полів напружень. У масиві гірських порід і в зразку механічні властивості проявляються по-різному. У масиві зі зміною умов навантаження відбувається перерозподіл полів напружень, яке впливає на стан гірської породи і при певній концентрації напружень тягне місцеве руйнування. В обмеженому обсязі зразка вже створені умови для концентрації напружень, зміна умов навантаження зразка призводить до зміни його форми і в кінцевому рахунку викликає його руйнування.

Під механічними властивостями гірських порід розуміються такі особливості, які визначають характер їх деформації і руйнування під впливом прикладеного навантаження. Іншими словами, механічні властивості гірських порід проявляються в характері зміни внутрішніх зв'язків і розподілі матеріалу в залежності від зміни інтенсивності і структури полів напружень. У масиві гірських порід і в зразку механічні властивості проявляються по-різному. У масиві зі зміною умов навантаження відбувається перерозподіл полів напружень, яке впливає на стан гірської породи і при певній концентрації напружень тягне місцеве руйнування.

Дослідження за механічними властивостями гірських порід, проведені Ю. Ф. Алексєєвим, дозволили вибирати тип і форму озброєння шарошечні доліт для основних нафтових площ Башкирії. На основі досліджень промивання шарошечні доліт М. У. Муратовим запропоновані центральні промивні пристрої, які поліпшили очищення забою від вибуренной породи.

Говорячи про механічні властивості гірських порід, необхідно пам'ятати, що породи продуктивних відкладів вміщують різні флюїди, які в початкових умовах перебувають в стані рівноваги взаємодії. Однак при зміні термодинамічних умов або введенні в пласт робочих агентів, що відрізняються за своїми властивостями від пластових рідин, ця рівновага порушується. В результаті дуже великі зміни можуть відбутися через реакцій мінералів з чужою водою, розбухання глинистих компонентів, якщо закачується в пласт вода має інший іонний склад або меншу мінералізацію. В цьому випадку механічні властивості можуть істотно змінитися з появою самих різних ефектів, в тому числі і різко негативних для розробки нафтових родовищ.

Установка УМГП-3 визначає механічні властивості гірських порід в такий спосіб: в зразок породи під плавно зростаючим навантаженням вдавлюється штамп певної площі; навантаження і виникають деформації автоматично реєструються на діаграмі. Отриманий графік залежності деформації від навантаження дозволяє визначити механічні властивості гірської породи: модуль пружності, пластичність, руйнівне навантаження.

Великий вплив на механічні властивості глинистих гірських порід надає їх ущільнення. відомо, що пористість глинистих порід змінюється від максимальної в поверхневих умовах до дуже малої на великих глибинах.

Систематизація відомостей про механічні властивості гірських порід призводить до створення класифікацій по будь-якою ознакою, який в даному випадку називається класифікаційними, або за кількома ознаками.

Систематизація відомостей про механічні властивості гірських порід призводить до створення класифікацій по будь-якою ознакою, який в даному випадку називається кваліфікаційним, або за кількома ознаками. На нижчому рівні класифікація зводиться до розробки шкали по будь-якою ознакою.

В умовах всебічного стиснення механічні властивості гірських порід істотно змінюються.

У таблицях розділу наведені механічні властивості гірських порід, що складають розрізи деяких нафтових районів СРСР. Для скорочення таблиць наводяться дані, які розташовані по групах гірських порід, найбільш характерних для окремих геологічних підрозділів, а не в порядку залягання порід.

У табл. 612 наведені механічні властивості гірських порід родовищ Татарської АРСР.

На підставі даних за механічними властивостями гірських порід і довідкових даних (U7]щорічно складалися рекомендації щодо вдосконалення технології буріння свердловин в умовах Прип'ятського прогину у вигляді режимно-технологічних карт[18], Які впроваджувалися буровими підприємствами Білорусії. Тому не можна використовувати дані про механічні властивості гірських порід, отримані за методикою Л. А. Шрейнер, безпосередньо в технології буріння свердловин. Однак знання цих даних і абразивності гірських порід набагато полегшить вирішення зазначених питань і дозволить успішно узагальнювати і поширювати передовий досвід в технології буріння.

У табл. III.12 наводяться дані за механічними властивостями гірських порід внутрішньої зони Передкарпаття.

Хоча питань практичного використання даних про механічні властивості гірських порід приділяється значна тошма-ня, висловлюються і сумніви в доцільності застосування їх при проектуванні режимів буріння і виборі доліт. Незважаючи на вдосконалення лабораторних установок і методів визначення механічних властивостей гірських порід, ще зустрічаються труднощі при безпосередньому застосуванні результатів иа практиці: при аналізі і проектуванні режимів буріння. Комплексне вплив таких чинників, як: неоднорідність порід, наявність зони передруйнування, освіту рейки на забої, складання напруг від сусідніх зубів, що знаходяться в контакті, динамічний характер навантаження і коливання інструменту, диференціальне тиск, притискає відколені частки до забою, і інші не дозволяють в лабораторних умовах відтворювати повністю процеси руйнування породи шарошечним долотом на забої.

У табл. 2 наведені відомості про механічні властивості гірських порід Прикарпаття і їх процентне співвідношення в кожному стратиграфическом підрозділі. З таблиці видно, що геологічні розрізи разбуріваемих площ характеризуються високою неоднорідністю гірських порід.

У брошурі розглянуто вплив різних чинників на механічні властивості гірських порід і їх Бурим в умовах вибою свердловини.

До чинників, який сильний вплив на механічні властивості гірських порід, відноситься ще ступінь насичення вологою наявних пір в породах. Як видно з табл. 1 там, де вологість порід менше, повинна мати місце їх велика механічна міцність. Як показують спостереження, природна вологість порід на естонських сланцевих шахтах часто неоднакова і має сезонний характер. Вона має найбільший вплив на міцність порід в періоди весняних і осінніх паводків. Це підтверджується почастішанням випадків обвалень покрівлі, вивалам, освіти і падіння коржів в такі періоди.

Як приклад в табл. III.10 наведені механічні властивості гірських порід, складають о.

У табл. 630 наведені дані К. Д. Шевцова за механічними властивостями гірських порід однією з опорних свердловин, пробурених в районі Доссор.

З представлених в табл. 13 даних за механічними властивостями гірських порід важко встановити закономірність їх зміни з глибиною. Спостерігається деяке підвищення питомої об'ємної роботи зі збільшенням твердості і пластичності.

Ці процеси змінюють фізичні, а не тільки механічні властивості гірських порід в різних зонах. Так, в зонах опорного тиску і розвантаження, крім щільності, міцності і деформаційних характеристик, змінюються магнітна проникність порід, їх електропровідність, акустичні та інші властивості.

В даний час накопичено велику кількість даних про механічні властивості гірських порід, що складають розрізи основних нафтових районів СРСР.

Отже, при експериментальних визначеннях будь-яких параметрів, що характеризують механічні властивості гірських порід, дуже важливо контролювати стан випробовуваних зразків і умови проведення дослідів.

У табл. 627 наведені дані Р. Р. Алішаняна і В. І. Григор'єва за механічними властивостями гірських порід різних родовищ Краснодарського краю.

Крім розглянутих вище найбільш важливих для практики параметрів, що характеризують механічні властивості гірських порід (табл. 2.1), існує цілий ряд інших характеристик, що доповнюють та уточнюють поведінку відкладень певних типів при механічному впливі.

Пружність, міцність на стиск і розрив, пластичність - найбільш важливі механічні властивості гірських порід, що впливають на ряд процесів, що відбуваються в пласті в період розробки та експлуатації родовищ.

Пружність, міцність на стиск і розрив, пластичність - найбільш важливі механічні властивості гірських порід, з якими доводиться стикатися при розробці та експлуатації нафтових родовищ. Перераховані механічні властивості порід впливають на ряд процесів, що відбуваються в пласті в період розробки та експлуатації родовища.

Пружність, міцність на стиск і розрив, пластичність - найбільш важливі механічні властивості гірських порід, впливав-ющие на ряд процесів, що відбуваються в пласті в період раз-ництва та експлуатації родовищ. Фізико-механічні властивості гірських порід необхідно знати і враховувати при будівництві свердловин, нафтових шахт, сховищ газу в виснажених нафтових і газових пластах, в товщах кам'яної солі, в штучно розмиваються порожнинах.

Пружність, міцність на стиск і розрив, пластичність - найбільш важливі механічні властивості гірських порід, що впливають на ряд процесів, що відбуваються в пласті в період розробки та експлуатації родовищ.

Багатьма дослідниками[9-15]розроблені рекомендації щодо практичного використання даних за механічними властивостями гірських порід для цілей розробки технології буріння свердловин, при цьому в основному використовуються твердість, умовна границя плинності, умовний коефіцієнт пластичності, об'ємна робота руйнування, розміри і обсяг зони руйнування.

Схема дії сил, що впливають на викривлення свердловини при бурінні в ізотропних породах. Сказане вище стосується умов буріння в ізотропних породах, так як механічні властивості гірських порід і умови їх залягання не бралися до уваги.

Підтвердженням цьому можуть бути результати експериментального вивчення впливу водних розчинів ПАР та електролітів на механічні властивості гірських порід, які свідчать про порівнянності впливу електролітів і ПАР на питому об'ємну роботу руйнування раторних порід.

Багато процесів, що відбуваються в пласті при його розтині і експлуатації, пов'язані з механічними властивостями гірських порід - з їх пружністю, міцністю на стиск і розрив, пластичністю.

Основні труднощі при вирішенні цих завдань обумовлені недостатньою інформацією про геологічні умови буріння і механічні властивості гірських порід, високою мінливістю цих факторів у міру проходки свердловини, а також обмеженістю можливостей управління роботою породоразрушающих інструментів. Тому при проектуванні режиму буріння для нового родовища не ставиться питання про оптимальні типах породоразрушающих інструментів і фіксованих параметрах режиму їх роботи, а проводиться вибір перспективних типів і оцінюється діапазон параметрів режиму їх роботи. У міру накопичення названої вище інформації проводиться оптимізація режиму буріння. Порядок вирішення на прикладі долота проілюстрований схемою, наведеною на рис. 513. Зі схеми видно, рішення технологічних завдань ведеться поетапно різними методами: аналогій, розрахунковим і статистичними.

Вона використовується при інтерпретації даних газового аналізу промивальної рідини і для розчленування розрізів свердловин за механічними властивостями гірських порід.

Багато процесів, що відбуваються в пласті в процесі експлуатації нафтових і газових родовищ, пов'язані з механічними властивостями гірських порід - з їх пружністю, міцністю на стиск і розрив, з пластичністю.