3. Методика определения механических свойств горных пород методом вдавливания штампа.

Механические: прочность, упругость, пластичность, твердость, абразивность, буримость, ползучесть (крип).

Физико-механические: плотность, объемная масса, пористость, проницаемость, сжимаемость.

Механические свойства горных пород - это специфические признаки, проявляющиеся при механических процессах, обусловленные природой и внутренним строением горной породы.

Прочностью называется способность твердого тела противостоять разрушению от действия внешних сил.

Сущность метода состоит в измерении деформации породы при вдавливании в нее цилиндрического пуансона (штампа) с плоским основанием (рис.1). При вдавливании такого штампа в плоскую поверхность испытуемого тела площадь контакта в процессе вдавливания остается постоянной. Нагрузка на штамп увеличивается до тех пор, пока под основанием штампа не произойдет полного разрушения породы. Нагрузка при разрушении деленная на площадь основания штампа, определяет величину твердости.

Для плотных слабопористых пород площадь плоского основания штампа должна быть равна 2 – 3 мм2.

Для определения твердости крупнозернистых, малопрочных, а также сильнопористых горных пород применяют пуансоны с площадью основания 5 мм2 и более.

В настоящее время созданы приборы УМПГ-4 для определения механических свойств горных пород с автоматической записью графиков деформаций.

Типичные кривые для различных классов пород показаны на рис.1.

Твердость (твердость по штампу) Рш (МПа) - критическое давление под штампом на контакте с породой, соответствующее первому скачку разрушения.

Рш = Рр/S, где: Рр – нагрузка в момент хрупкого разрушения, Н; S – поверхность контакта, м2.

Рис. 1. Графики деформации горных пород при вдавливании в них пуансона (штампа):

а – упруго-хрупкие,

б – пластично-хрупкие,

в – высокопластичные и пористые,

г, д – пуансоны

БИЛЕТ 12

1. Классификация буровых промывочных агентов. Вода как промывочная жидкость Систематизировать и классифицировать промывочные агенты можно по различным признакам: составу дисперсион¬ной среды, составу и количеству компонентов дисперсной фазы, назначению и т.д. К сожалению, в настоящее время нет единой общепризнанной и научно обоснованной класси¬фикации, и поэтому ниже приводится систематизация про¬мывочных агентов по составу дисперсионной среды, как наи¬более удобная для их изучения. Группы: 1 агенты на водной основе (техническая вода, истинные растворы, естественные промывочные жидкости, глинистые буровые растворы, безглинистые буровые раство¬ры, солегели и гидрогел, биополимерные растворы). 2. агенты на углеводородной основе (глинистые растворы на нефтяной основе, битумные растворы). 3. агенты на основе эмульсий (эмульсионные растворы, инвертные эмульсионные растворы). 4. агенты на основе аэрированных жидкостей. 5. газообразные агенты (воздух, инертный газ, природный газ, отработанные газы двигателей внутреннего сгорания, туман, пена). Вода. Солевой состав воды, применяемой в бурении, колеблется в широких пределах как по районам бурения, так и по скважинам и интервалам бурения. Преимущества применения воды как промывочной жидкости - небольшая вязкость, плотность, отсутствие структуры в покое.

Достоинства воды как промывочной жидкости:

• повыш показателей работы долот за счет низкого гидростат р, высокой охлажд способности, поверхностной активности;

• высокий коэффициент наполнения цилиндров бур насосов за счет низкой вязкости, отсутствия сопротивления сдвигу;

• возможность подведения к ЗД и долоту большой мощности;

• удобство очистки от шлама и газа без применения специальных очистных механизмов;

• достат высокий уровень очистки забоя и ствола скв от шлама;

• отсутствие прихватов бурильной колонны, вызванных липкостью фильтрационной корки;

• возможность повышения плотности до 1,2 г/см³ простым введением солей и др.

Вода применяется главным образом при разбуривании устойчивых пород непродуктивных горизонтов, а также для наработки в процессе бурения естественных растворов.