3. Механические свойства горных пород и их влияние на процесс бурения.

Таблица 4.5. Рекомендуемые типы долот для пород в зависимости от категории буримости

Группа пород	Категория пород по буримости	Тип долот
Мягкие	II	М
Средние	III IV	М, МС С, СТ, МСЗ
Твердые	V VI	СТ, Т, МСЗ Т, ТК, С3, ТЗ
Крепкие	VII VIII	ТК, ТЗ, ТКЗ
Очень крепкие	IX X XI XII	К, ТКЗ, К, ОК, ОК -

Основные понятия о горных породах.

Горная порода представляет собой совокупность минералов (иногда один минерал), формирующую геологическое тело и образовавшуюся в определенной термодинамической и химической обстановке земной коры.

Макроскопически горную породу определяют по внешнему облику, слагающим ее породообразующим минералам, а также по величине и характеру распределения этих минералов.

Последние особенности обуславливают структурно-текстурные признаки породы.

Структура – совокупность признаков, характеризующих породу по характеру структурных элементов – минералов (размеры, форма, взаимное расположение).

Текстура – пространственное распределение ее минерального вещества, обусловленное ориентировкой, взаимным расположением структурных элементов и способов выполнения пространства.

По происхождению горные породы подразделяются на три основные группы:

• магматические (гранит, диабаз, базальт);

• осадочные (песчаник, глина, известняк);

• метаморфические (сланцы, кварцит, мрамор)

2.1. Осадочные горные породы

Горные породы возникшие при участии экзогенных процессов, т.е. в результате взаимодействия с атмосферой, гидросферой, и биосферой называются осадочными горными породами.

По генезису (характеру образования) осадочные породы подразделяются:

• обломочные, являющиеся продуктом механического переотложения продуктов выветривания коренных пород;

• хемогенные, образующиеся путем выпадения в осадок минерального вещества из истинных и коллоидных растворов;

• органогенные, сложенные преимущественно остатками растительных и живых организмов (раковинками, остатками растений, мягкими частями организмов, трансформированными в жидкие и газообразные углеводороды

и т.п.)

• В природе наиболее широко распространены породы смешанного типа – органогенно-хемогенные, хемогенно-обломочные и другие.

2.1.1. Обломочные горные породы.

Классификация обломочных горных пород производится по величине обломков, степени их сцементированности и по минеральному составу обломков.

По величине обломков не сцементированные, рыхлые разности подразделяются на:

• глыбы – (>10см)

• валуны – (10 – 100см)

• гальку – (окатанные частицы) и щебень (не окатанные), (10 – 100мм)

• гравий – (1 – 10мм)

• песок – (0,1 – 1мм)

• алеврит – (0,01 – 0,1мм)

• глину – (частицы менее 0,1мм), плотность 2,25 – 2,70г/см3

Консолидированные, сцементированные аналоги рассмотренных пород имеют следующие наименования:

• брекчия (не окатанные обломки) и конгломерат (окатанные)

(величина обломков более10 мм)

• микробрекчия и гравелит (1 – 10мм)

• песчаник (0,1 – 1мм)

• алевролит (0,01 – 0,1мм)

• аргиллит (<0,01мм)

Типы цемента:

(по его составу и по способу выполнения пространства):

• базальный – цемента мало и он разобщает зерна, т.е. зерна плавают в цементе;

• поровый – цемент заполняет поры, обломки соединены между собой;

• пленочный – цемента мало, он только обволакивает зерна, а поры остаются;

• контактный – цемента мало, он только на контактах зерен;

• смешанный – разные типы цемента.

Вещественный состав цемента может быть разным: чаще всего – глинистый, известковый, или известково – глинистый. Реже – кремнистый, железистый, гипсовый, ангидритовый, баритовый, пиритовый и т.д.

2.1.2. Хемогенные горные породы.

При химическом выветривании растворимые части горных пород переходят в раствор,а затем выпадают коллоидные осадки гидроокислов Fe, Al, Mn, (лимонит, боксит, пиролюзит),карбонатов Ca, Fe, Mg. Сульфатные и галоидные соединения выкристализовываются лишь из вод лагун и озер повышенной солености в засушливом климате. Так образуются гипс, галит, сильвин. Среди карбонатных пород наиболее распространены известняки – породы содержащие более 50% CaCO3. Плотность их от 1,3 – 1,8г/см3 для рыхлых разностей до 2,4 – 2,65 г/см3 для плотных, твердых известняков. Мергель – порода состоящая из равных частей CaCO3 и глины.

2.1.3. Органогенные горные породы.

Породы этого типа в основном сложены органическими остатками различной степени сохранности, с содержанием органогенной части >50%.

Органогенные карбонатные породы – породы состоящие из карбонатных (CaCO3) раковин и скелетов микроорганизмов – известняки-ракушняки, рифовые известняки, криноидные известняки, мел.

Кремнистые органогенные породы – диатомиты, опоки, трепелы – состоящие из обломков раковин и скелетов микроорганизмов построенных из кремнезема – опала.

Каустобиолиты – органогенные породы ряда углей и битумного ряда. Породы

ряда углей – торф, лигнит (бурый уголь), каменный уголь, антрацит (плотность от 0,5

для торфа до 1,8 для антрацита).

Породы битумного ряда – нефть, асфальт, озокерит, нефтяные (горючие) сланцы.

3. Давления и температура в земной коре.

Горное давление – напряжения, возникающие в массиве горных пород, вблизи

стенок скважин в результате действия гравитационных и тектонических сил.

Поровое давление – давление флюида в глинистых непроницаемых породах.

Пластовое давление – давление пластового флюида на вмещающие породы в

пластах – коллекторах, имеющих внутреннюю гидродинамическую связь по площади

и разрезу.

Геостатическое давление – давление выше залегающих горных пород.

Р = *g*H , где:  - средневзвешенное значение

плотности пород.

Эффективное давление (напряжение) – разность между горным давлением и

пластовым (поровым).

Рэф = Рг – Рпор

Дифференциальное давление – разность забойного давления и пластового (поро-

вого).

Температурный градиент – увеличение температуры на единицу глубины

[град/м].

Температурная ступень – увеличение глубины на единицу температуры [град/м]