1 Предмет і методи дисципліни

“НАФТОГАЗОВА МЕХАНІКА ”

Кожна область сучасної техніки і технології повинна мати відповідні науково-теоретичні основи. Гірнича наука є теоретичними основами гірничої справи.

Згідно визначення академіка М.В. Мельникова “під гірничою наукою розуміється сукупність знань про:

а) природні умови залягання родовищ корисних копалин і фізичні явища, що відбуваються в товщі гірських порід при спорудженні гірничих виробок;

б) технологічні способи видобутку і збагачення корисних копалин;

в) організацію виробництва, котра забезпечить економічну і безпечну розробку родовищ ”.

Однією з фундаментальних частин гірничої науки як системи знань, на якій базується технологія гірничого виробництва, є нафтогазова механіка. Вона вивчає елементи механіки суцільного середовища, умови залягання і властивості пластових флюїдів, а також властивості гірських порід.

Складовою і базовою частиною нафтогазової механіки є механіка гірських порід. Виходячи з того, що поділ усіх галузей науки на фундаментальні і прикладні є відносним, механіку гірських порід слід розглядати як один з фундаментальних розділів гірничої науки; одночасно вона є прикладним розділом механіки взагалі.

Механіка гірських порід – це наука про міцність, стійкість і деформування гірських порід, гірничотехнічних об’єктів і споруд в полі природних і спричинених гірничими роботами сил гірського тиску а також про процеси механічного руйнування гірських порід.

Є і таке визначення наукової дисципліни “Механіка гірських порід ”: Це наука про механічні властивості гірських порід, закономірності їх зміни при дії тих чи інших факторів.

Деякі фахівці, вважають, що коло питань, пов’язаних з руйнуванням гірських порід слід відносити до розділу фізики руйнування гірських порід. Однак, ми в курсі “Нафтогазова механіка ” будемо розглядати і теоретичні основи руйнування порід.

Основним об’єктом вивчення механіки гірських порід є гірська порода, а точніше – механічні процеси, що відбуваються в масиві гірських порід.

За геологічним словником гірські породи – це природні мінеральні агрегати певного складу і будови, котрі утворюють в земній корі самостійні тіла.

В літературі зустрічається ще і таке визначення: гірські породи – це багатокомпонентні гетерогенні системи, котрі містять тверду, рідку і газоподібну фази..

В свою чергу, мінерали – це природні речовини приблизно однорідні за хімічним складом і фізичними властивостями, що є продуктами фізико-хімічних процесів у земній корі.

Слід відзначити, що мінеральні зерна, з яких складаються породи мають неправильну форму через стіснені умови їх зростання. Такі мінеральні частини називають кристалітами на відміну від кристалів, форма яких правильна. Переважна більшість мінералів – тверді кристалічні тіла. Рідше вони можуть бути аморфними.

Нафтогазова механіка досить специфічна наука і відрізняється від інших розділів класичної механіки.

Це зумовлено, по-перше, особливостями гірських порід, механічні властивості яких неоднорідні.

По-друге, механічні і геометричні схеми задач нафтогазової механіки суттєво відрізняються від схем класичних задач теорій пружності, пластичності, типових задач будівельної механіки, машинобудування та інших суміжних областей науки.

Як правило, в нафтогазовій механіці доводиться розглядати тримірні задачі, котрі не завжди можна звести до плоских задач теорії пружності. Крім того, деформації гірських порід лише в обмеженому діапазоні відповідають закономірностям теорії пружності. Суттєву роль в ряді задач, що стоять перед механікою гірських порід, відіграють реологічні процеси, тобто процеси, пов’язані з деформаціями порід в часі.

На кінець, нафтогазова механіка стикається з широким класом задач, що вивчають деформування масивів порід не лише за межами пружних і пластичних деформацій, але і після розриву суцільності порід, що не зустрічається в інших розділах механіки.

В зв’язку з цим, загальна методологія нафтогазової механіки полягає в широкому використанні і аналізі натурних спостережень з одночасним залученням методів і прийомів моделювання і аналітичних досліджень на базі теоретичних положень з основних розділів сучасної механіки, математичних і фізичних аналогій.