Заключение

Механический способ разрушения горных пород при бурении скважин к настоящему времени далеко себя не исчерпал. Его дальнейшее развитие связано как с совершенствованием бурового инструмента, повышением эффективности разрушения горной породы ударной нагрузкой, вдавливанием, сдвигом, применением новых износостойких материалов, так и с совершенствованием технологии бурения.

Повышение эффективности разрушения горных пород на забое скважины следует связывать со способностью инструмента усиливать естественное развитие остаточной деформации в горной породе под пятном контакта, с возможностью создания сдвиговой неустойчивости горных пород забоя скважины, с совершенствованием очистки забоя от разрушенной горной породы.

Список литературы

1. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика горных пород. – М.: Не-дра. – 1975.

2. Войтенко В.С. Управление давлением при бурении скважин. – М.: Недра. – 1986.

3. Ганджумян Р.А., Калинин А.Г., Никитин Б.А. Инженерные расчеты при бурении скважин: Справочное пособие / Под ред. А.Г.Ка-линина. – М.: Недра, 2000.

4. Евсеев В.Д. Разрушение горных пород при различных напряженных состояниях: Учебное пособие. – Томск: Ротапринт ТПУ. – 2000.

5. Крупенников Г.А., Филатов Н.А. Распределение напряжений в породных массивах. – М.: Недра. – 1972.

6. Мавлютов М. Р. Разрушение горных пород при бурении скважин. – М.: Недра. – 1978.

7. Осипов П.Ф., Скрябин Г.Ф. Оптимизация режимов бурения гидромониторными шарошечными долотами. – Ярославль: Медиум-пресс. – 2001.

8. Основы бурения нефтяных и газовых скважин: Учебное пособие / А.Г.Калинин, В.С. Литвиненко, А.И. Радин. – Санкт-Петербург: Гос. горный ин-т. – 1996.

9. Павлова Н.Н. Деформационные и коллекторские свойства горных пород. – М.: Наука. – 1975.

10. Попов А.Н., Головкина Н.Н. Прочностные расчеты стенок сква-жины в пористых горных породах: Учебное пособие. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001.

11. Протасов Ю.И. Разрушение горных пород. – М.: Изд-во МГГУ, 2001.

12. Процессы разрушения горных пород и резервы повышения скоростей бурения / Колесников Н.А., Рахимов А.Е., Брыков А.А., Булатов А.И. – М.: Недра. – 1989.

13. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. – М.: Недра. – 1984.

14. Спивак А.И., Попов А.Н. Разрушение горных пород при бурении скважин. – М.: Недра. – 1994.

15. Сулакшин С.С. Разрушение горных пород: Учебное пособие. – Томск: Ротапринт ТПУ. – 1994.

16. Сулакшин С.С. Бурение геолого-разведочных скважин: Справочное пособие. – М.: Недра. – 1991.

17. Эйгелес Р.М. Разрушение горных пород при бурении. – М.: Недра, 1971.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………….… 3

1. ГОРНАЯ ПОРОДА – ОБЪЕКТ РАЗРУШЕНИЯ ………………… 4

1.1. Характеристика сил связи в структуре горной породы………. 4

1.2. Классификация горных пород академика Сергеева Е.М………. 7

1.3. Твердая компонента горной породы……………………………. 7

1.4. Жидкая компонента горной породы …………………………… 9

1.4.1. Состояние воды в горной породе ………………………… 10

1.5. Пористость и проницаемость горных пород ………………… 11

1.6. Горная порода как многокомпонентная система ……………… 13

2. ГОРНАЯ ПОРОДА – СПЛОШНАЯ СРЕДА …………………… 15

2.1. Напряженно-деформированное состояние горных пород…….. 15

2.1.1. Напряженное состояние в «точке» …………………………. 15

2.1.2. Вектор перемещения и деформированное состояние

в «точке» …………………………………………………………….. 21

2.2. Инвариантные соотношения для напряжений и

деформаций при различных напряженных состояниях ………… 27

2.3. Энергия изменения формы и объёма при деформировании… 29

2.4. Геометрическая интерпретация напряженного состояния……. 31

3. РЕОЛОГИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ……………………………………. 34

3.1. Аксиомы реологии. Виды идеальных деформаций……………. 36

3.2. Сложные реологические тела …………………………………… 41

3.2.1. Упругопластическое тело Прандтля………………………… 41

3.2.2. Вязкоупругое тело Максвелла, ползучесть и релаксация

напряжений …………………………………………………… 43

3.2.3. Тело Пойнтинга–Томсона …………………………………… 45

3.3. Особенности ползучести горных пород ……………………….. 45

3.4. Реологические параметры, модули деформации и их

определение ……………………………………………………… 47

3.4.1. Модуль Юнга – модуль продольной упругости ………….... 48

3.4.2. Коэффициент поперечной деформации ……………………. 50

3.4.3. Коэффициент объемного деформирования ………………… 51

4. ТЕОРИИ ПРОЧНОСТИ …………………………………………….. 52

4.1. Механическая теория прочности Кулона ……………………… 55

4.2. Механическая теория Кулона-Навье …………………………… 56

4.3.Энергетическая теория прочности Гриффита А.А. ……………. 59

4.3.1. Эффект Иоффе А.Ф. ………………………………………… 60

4.3.2. Эффект Ребиндера А.П. …………………………………… 61

4.4. Кинетическая теория прочности ……………………………… 62

5. ДЕФОРМАЦИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ РАЗЛИЧНЫХ НАПРЯЖЕННЫХ СОСТОЯНИЯХ ……..… 64

5.1. Развитие разрушения и определение прочности при

одноосном растяжении и сжатии образцов горных пород …….…65

5.1.1. Определение прочности при одноосном растяжении ….… 66

5.1.2. Определение прочности при одноосном сжатии …………... 67

5.1.3. Влияние трения на торцовых поверхностях на

разрушение образцов и их прочность ……………………………... 68

5.1.4. Влияние жесткости системы нагружения на развитие разрушения……………………………………………………….….. 70

5.2. Разрушение образцов горных пород при трехосном сжатии….. 73

5.2.1. Разрушение образцов горных при всестороннем

равнокомпонентном сжатии……………………………………….. 73

5.2.2. Разрушение образцов при осесимметричном

трехосном сжатии. Дилатансия ………………………………… 75-76