- •Кафедра “Бурение нефтяных и газовых скважин”
- •Методы разрушения горных пород и классификация способов бурения
- •Элементы механики сплошных сред
- •Напряжение и деформация сплошной среды напряженное состояние в точке тела
- •Коэффициент пуассона , модуль упругости (юнга) е и модуль сдвига g
- •Пластические свойства горных пород
- •Текучесть твердых тел
- •Упругий гистерезис и упругое последействие
- •Релаксация и ползучесть
- •Физические свойства горных пород
- •Теоретическая прочность твердых тел. Масштабный фактор
- •Силы связи между зернами в поликристаллических телах
- •Основные сведения о горных породах
- •Влияние забойных факторов на механические свойства горных пород
- •Влияние структуры, текстуры и минералогического состава
- •Влияние глубины залегания пород
- •Влияние всестороннего сжатия
- •Влияние жидких сред
- •Влияние температуры
- •Влияние скорости приложения нагрузки
- •Влияние масштабного фактора
- •Влияние формы разрушающего инструмента
- •Механические свойства горных пород при вдавливании штампа и зуба
- •Влияние кинематики долота
- •Влияние шероховатости поверхности горных пород
- •Влияние воды на механические свойства горных пород
- •Неоднородность горных пород
- •Механические свойства горных пород и минералов при простых видах испытаний
- •Прочность горных пород при простых видах деформирования
- •Твердость минералов
- •Определение твердости
- •Напряженное состояние горных пород в земной коре Основные факторы, определяющие напряженное состояние горных пород в земной коре
- •Поведение горных пород при равномерном всестороннем сжатии
- •Особенности горных пород в условиях неравномерного всестороннего сжатия
- •Пластичность горных пород
- •Напряженное состояние горных пород на стенках скважины
- •Факторы, влияющие на величину давления разрыва пластов (гидроразрыв)
- •Влияние среды на процесс разрушения горных пород при бурении. Понизители твердости (пав)
- •Технологические свойства горных пород при бурении скважин Напряженное состояние горных пород при бурении
- •Вдавливание цилиндрического штампа с плоским основанием
- •Вдавливание в горную породу жесткой сферы
- •Вдавливание в горную породу жесткого цилиндра по образующей
- •Определение механических свойств горных пород методом вдавливания штампа
- •Методика испытания горных пород при определении механических свойств путем вдавливания штампа
- •Классификация горных пород по механическим свойствам
- •I - 10-100
- •Разрушение горных пород и упругие характеристики при динамическом вдавливании
- •Абразивные свойства горных пород Факторы, влияющие на износ металлов при трении
- •Влияние различных факторов на абразивную способность горных пород
- •Влияние среды на абразивное изнашивание стали и твердых сплавов
- •Износ металлов раздробленными горными породами
- •Методы изучения абразивности горных пород
- •Новые методы разрушения горных пород Основные принципы разрушения горных пород при бурении скважин
- •Механические методы разрушения горных пород
- •Классификация методов разрушения горных пород
- •Ультразвуковое разрушение
- •Разрушение струей воды
- •Взрывной метод
- •Электрогидравлическое разрушение
- •Термическое разрушение горных пород
- •Термотехническое разрушение
- •Разрушение горных пород при бурении долотами режуще-скалывающего типа
- •Технические требования к конструкции лопастных долот
- •Конструктивные особенности долот истирающего действия
- •Конструктивные особенности одношарошечных долот
- •Конструктивные особенности шарошечных долот скалывающего действия
- •Гидромониторные долота
- •Разрушение горных пород кольцевым забоем и отбор керна
- •Влияние различных факторов на показатели работы долот Влияние нагрузки на механическую скорость проходки
- •Влияние скорости вращения на механическую скорость проходки
- •Влияние расхода бурового раствора на механическую скорость проходки
- •Классификация горных пород по буримости
- •Библиографический список
Влияние забойных факторов на механические свойства горных пород
Исследование влияния забойных факторов на механические свойства горных пород необходимо особенно для условий глубокого бурения, когда с ростом глубины скважины резко снижается эффективность разрушения пород.
Влияние структуры, текстуры и минералогического состава
Механические свойства горных пород в большей степени зависят от их геолого-петрографической характеристики, т. е. минерального состава, структуры, текстуры.
Установлено, что из структурных признаков на механические свойства горных пород оказывают большое влияние размер зерен, тип и состав цемента, пиритизация (наличие пирита), доломитизация, окремнение и перекристаллизация, а из текстурных признаков ,как уже отмечалось) - слоистость, пористость, кавернозность и трещиноватость.
Чем меньше размеры зерен (кристаллов), перекристаллизация породы, ее слоистость, пористость, кавернозность, трещиноватость и чем выше пиритизация, доломитизация и окремнение породы, тем выше ее прочностные свойства.
Горные породы с регенерационным цементом и с цементом базального типа прочнее породы с наличием контактного цемента и цемента механического заполнения пор.
Прочность горных пород возрастает также с увеличением содержания кварца, карбонатности и плотности.
С ростом плотности и карбонатности пород увеличиваются модули упругости, сдвига и всестороннего сжатия, и уменьшаются с увеличением пористости.
С уменьшением карбонатности и увеличением пористости, а также с увеличением содержания пелитовых частиц в породе коэффициент пластичности К возрастает.
Уменьшение пористости, размера зерен, пиритизация и окремнение способствуют повышению удельной объемной работы деформации А0.
(Рядом исследователей найдены аналитические зависимости между некоторыми показателями механических свойств горных пород и отдельными структурными и текстурными признаками).
Ф. А. Аксеров установил зависимость твердости Рш, предела текучести Р0, коэффициента пластичности К и модуля Юнга от плотности пород .
С учетом карбонатности пород Рш , Р0 и Е выражаются формулой:
,
где П - один из показателей механических свойств,
а1 ,а2 - коэффициенты, зависящие от карбонатности пород (различные для Рш , Р0 и Е).
По И. С. Финогенову, для глинисто-карбонатных пород Рш , Е и К в зависимости от пористости m и объемного веса породы описываются уравнениями вида:
где а0, а1, а2, а3, а4, а5 и а6 - коэффициенты , зависящие от минералогического состава породы и имеющие следующие значения:
а0 = 4,1 4,5; а1 = 0,04 0,06; а2 = 1,5 1,7;
а3 = 4,46 4,95; а4 = 0,026 0,034; а5 = 0,11 0,59;
а6 = 0,033 0,066.
В. В. Ржевский и Г.Я. Новик приводят корреляционные связи между объемным весом , пористостью m , модулем Юнга Е и прочностью при одноосном сжатии сх для твердых пород:
Е = (7,2 - 13,05) 105;
Е = (7,85 - 0,29m) 105;
сж = 0,010сж(100 - m).
Где 0сж - предел прочности на сжатие минерального скелета породы.
Существует много других зависимостей, дающих приближенное представление о механических свойствах горных пород. Все эти данные используются для расчета ориентировочных величин осевых нагрузок, обеспечивающих объемное разрушение и механических скоростей проходок.