27. Деформация горных пород

Горные породы, залегающие в земной коре, подвергались в течение геологического времени и подвергаются в настоящее время действию силы тяжести, внутриземных сил, притяжения Солнца, Луны и планет, физико-химическим превращениям. Под действием этих факторов в горных породах создалось напряженное состояние, которое будем называть естественным напряженным состоянием.

При искусственном воздействии на горные породы путем выработок в них проявляется эффект естественного напряженного состояния пород или горного давления.

Рассматривая естественное напряженное состояние пород, следует различать вертикальную компоненту горного давления σz и горизонтальную σх.у Вертикальную компоненту горного давления называют также полным горным давлением и обозначают qг, а горизонтальную компоненту — боковым горным давлением.

Естественное напряженное состояние горных пород можно определять косвенными методами, например по данным о распространении волн напряжений в породах, используя зависимость плотности пород и их модуля упругости от сжимающего напряжения.

К прямым методам определения горного давления можно, с некоторым допущением, отнести измерение горного давления в горных выработках (скважинах, стволах шахт, штреках и т. д.). Имеющиеся в настоящее время данные, полученные различными методами, свидетельствуют о том, что для определения вертикальной компоненты горного давления в не насыщенных жидкостью или газом горных породах можно использовать формулу

σz = ρпgH,

где: ρп — осредненная плотность горных пород в интервале от z = 0 до z == Н (z — вертикальная координата, причем z == 0 на дневной поверхности); g — ускорение свободного падения.

Разгрузка горного давления оказывает большое влияние не только на процесс проходки скважины, так как из-за пластической деформации из разбуриваемых горизонтов «выдавливается» большое количество малопрочных пород, но и на последующую разработку пластов, расположенных около пластически деформирующегося пласта. Таким образом, разгрузка горного давления изменяет напряженное состояние вблизи скважины и облегчает образование трещин в пластах при повышении давления жидкости в скважине.

28. Апд. Механизм образования.

Значительное превышение начального пластового давления над гидростатическим называют аномальным. Различия в величине давлений обусловлены рядом факторов — тектоническими процессами воздействия на уже сформировавшиеся залежи, тектоническим сжатием горных пород, уплотнением пород, резким изменением литологии пласта и коллекторских свойств и др.

Нормальное пластовое давление если отличается от условного гидростатического не более чем в 1,2 раза.

Аномальное пласт давление - отклонение пласт давления от величины, определяемой гидростатическим напором более 1,2 раза :

АНПД – аномально низкое пластовое;

АВПД - аномально высокое пластовое;

Причины АВПД

тектонические силы, перемещающие залежи после формирования, создание объёмных деформаций;

связь залежи (по тектоническому разлому) с более глубоко залегающим пластом;

уплотнение пород в результате цементации;

тепловое расширение воды;

превращения минералов с увеличением объёма (монтмориллонит-иллит);

большой этаж нефтяной и газовой залежи. АВПД этого типа определяется разностью удельных весов пластовой воды и нефти или газа и высотой залежи

Аномальные высокие давления

формирования АВПД в результате уплотнения глин и отжатая из них погребенной воды

термическое расширение флюидов и пород в условиях затрудненного водообмена

катагенетическое превращение гипса в ангидрит и воду, объем освобождающейся воды 40 % от первоначального объема породы.

Причинами АНПД

тектонические силы, приводящие к опусканию "запечатанных" залежей,

разуплотнение пород и увеличение объема порового пространства залежей

изменение температурного режима водонапорных систем и др.

встречены АНПД с коэффициентом аномальности до 0,5. Статические уровни подземных вод установлены на отметках значительно ниже уровня поверхности Земли.