Министерство образования и науки Российской Федерации

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра: «Нефтегазовое дело»

Лабораторная работа

по дисциплине: «Технология бурения нефтяных и газовых скважин»

Тема: «Физико-механические свойства ГП»

Выполнил студент группы А.А. Суренков

Проверил доцент кафедры В.Г. Заливин

Нормоконтроль В.Г. Заливин

Иркутск 2013

СОДЕРЖАНИЕ

1 Физико-механические свойства горных пород 4

1.1 Плотность 4

1.2 Прочность 5

1.3 Упругость 6

1.4 Пластичность 7

1.5 Твердость 8

1.6 Абразивность 13

1.7 Трещеноватость 14

1.8 Сплошность 16

1.9 Определение прочности и абразивности пород 16

Литература 19

1 Физико-механические свойства горных пород

Знание физико-механических свойств горных пород необходимо при строительстве скважин и разработке меторождений. С учетом их следует производить предварительный выбор долот для различных интервалов бурения; учитывать их при проектировании режимов бурения; при выборе типа бурового раствора и его свойств, методов вскрытия продуктивного пласта и конструкции призабойной зоны скважины; для предупреждения возможных осложнений в процессе бурения; иногда - при выборе конструкции скважины. Знать физико-механические свойства горных пород необходимо и при составлении проекта разработки нефтяных и газовых месторождений.

1.1 Плотность

Плотность d - это отношение массы m вещества к единице объема V. Плотность измеряется в г/см3, кг/л или т/м3. Так как плотность воздуха мала, то ею пренебрегают и при измерениях плотности взвешивают вещество в воздухе, а не в вакууме. Плотность воды 1 г/см3, дерева немного меньше - оно плавает как и жидкая нефть (0,8–0,9 г/см3), растекаясь пятнами на море при авариях танкеров. Плотность человека, выдохнувшего воздух, тоже почти 1 г/см3, а вдохнувшего - 0,95 г/см3. Плотность густой нефти, и тем более мазута 1,05 г/см3 – недаром он оседает на дно при крупных разливах нефти в море. Это случается при авариях танкеров, во время военных сражений протекающих на территориях нефтяных промыслов.

Плотности минералов колеблются в очень широком диапазоне от 2,2 г/см3 у галита, 2,66 г/см3 у кварца, 2,55 – 2,7 г/см3 у полевого шпата, 2,72 г/см3 у кальцита, до 3,9 г/см3 у сидерита и 5,0 г/см3 у магнетита. Среди самых тяжелых минералов магнетит, киноварь и золото. Горные породы состоят из комплексов породообразующих минералов, плотности которых колеблются в узких пределах - от 2,55 г/см3 у ортоклаза до 2,75 г/см3 у доломита, и поэтому минеральный состав существенно на плотность не влияет. Иное дело жидкая и газообразная фазы породы или, в терминах нефтяной геологии - поры: плотность кварцевого песка снижается при 10% пористости с 2,66 до 2,40 г/см3, а при пористости 20% – до 2,10 г/см3 .Таким образом, плотность горных пород, и особенно пород осадочных, во многом определяется пористостью.

При некоторой тренировке геолог может, взвесив в руке образец, довольно точно определить его плотность, а по ней пористость.

В пластовых условиях, где поры заполнены солеными пластовыми водами, плотность соответственно возрастает при пористости 10% до 2,50 г/см3, а при пористости 20% до 2,35 г/см3. В науке о бурении плотность породы в пластовых условиях называется объемной массой.

С увеличением всестороннего сжатия объемная масса возрастает благодаря, во-первых, уменьшению пористости и, во-вторых – некоторому увеличению плотности сжимаемого в порах флюида. Кроме того, соленость пород растет с глубиной. Объемная масса осадочных пород обычно колеблется от 2,0 до 2,7 г/см3. С ростом объемной массы связано и увеличение горного (литостатического) давления.