Большая техническая энциклопедия
2 4 7
D L N
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
МА МГ МЕ МИ МЛ МН МО МУ МЫ МЯ

Механическое свойство - горная порода

 
Механические свойства горных пород определяют их поведение в процессах деформации внешними силами и оказывают поэтому существенное влияние, как будет показано далее, на эффективность прострелочно-взрывной аппаратуры, действие которой в конечном счете связано с деформацией, а чаще с разрушением горных пород.
Механические свойства горных пород определяют их поведение в процессах деформации внешними силами и оказывают поэтому существенное влияние, как будет показано ниже, на эффективность ПВА, действие которой в конечном счете связано с деформацией, а чаще с разрушением горных пород.
Механические свойства горных пород оцениваются рядом параметров или характеристик, выражающих специфику поведения плотных сцементированных пород под действием механических напряжений. При естественном залегании пород механические напряжения обусловливаются, главным образом, действием веса вышележащих пород ( по вертикали) и усилиями в горизонтальной плоскости вследствие тектонических подвижек массивов пород и складкообразования, а также уплотнения пород в процессе их погружения за счет осадконакоп-ления.
Механические свойства горных пород характеризуются показателями, которые учитывают при разработке и эксплуатации нефтяных месторождений. К ним относятся упругость пород, прочность на сжатие и разрыв, остаточная деформация, пластичность.
Механические свойства горных пород характеризуются плотностью, удельной объемной массой и прочностью.
Механические свойства горных пород проявляются при действии на них внешних нагрузок. Поведение горной породы под нагрузкой состоит в общем случае из трех этапов: упругого деформирования, пластического деформирования и разрушения.
Механические свойства горных пород, окружающих выработки сланцевых шахт, изучены крайне недостаточно. Проведенные до настоящего времени малочисленные исследования ограничивались измерениями прочностных свойств отдельных образцов пород, и по результатам этих измерений нельзя было получить достаточное представление о механических свойствах массива в целом. Между тем в связи со все увеличивающимся внедрением штанговой крепи на шахтах, когда ею закрепляются большие обнажения кровли и отсутствует поддерживающая крепь, более углубленное изучение прочностных свойств и устойчивости пород приобретает большое значение.
Механические свойства горных пород, окружающих выработки сланцевых шахт, неодинаковы и изменяются по площади месторождения в значительной степени.
Механические свойства горных пород нефтяных месторождений Куйбышевской области [1] приведены в табл. 6.15, анализ которой показывает близкость этих пород по механическим свойствам к породам Башкирской АССР и Татарской АССР.
На механические свойства горных пород, определяемые методом вдавливания пуансона, существенно влияет температура, но характер этого влияния зависит от напряженного состояния породы. Если при атмосферном давлении твердость кварцита возрастает при нагреве до 600 С, глинисто-карбонатных пород - при нагреве до 150 - 200 С, то при всестороннем гидравлическом давлении 50 МПа твердость глинисто-карбонатных пород уменьшается при нагреве до 100 С, а при более высокой температуре вновь возрастает. Предел текучести глинисто-карбонатных пород уменьшается с увеличением температуры до 200 С, особенно при высоком всестороннем сжатии. Коэффициент пластичности этих пород при нагреве уменьшается как при небольшом, так и при высоком всестороннем сжатии. Площадь основания лунки, образующейся при разрушении породы, с ростом температуры увеличивается при давлении, близком к атмосферному, но существенно уменьшается при высоком всестороннем сжатии.
К механическим свойствам горных пород относятся прочность, твердость, упругость и абразивность.
Под механическими свойствами горных пород понимают характеристики, определяющие их способность сопротивляться деформированию и разрушению в сочетании со способностью упруго ил пластически деформироваться под действием внешних механических сил. Механические свойства пород подразделяют на прочностные, упругие, акустические и горнотехнологические.
Под механическими свойствами горных пород понимаются такие особенности, которые определяют характер их деформаций и разрушения под воздействием приложенной нагрузки. Иными словами, механические свойства горных пород проявляются в характере изменения внутренних связей и распределении материала в зависимости от изменения интенсивности и структуры полей напряжений. В массиве горных пород и в образце механические свойства проявляются по-разному. В массиве с изменением условий нагружения происходит перераспределение полей напряжений, которое оказывает влияние на состояние горной породы и при определенной концентрации напряжений влечет местное разрушение. В ограниченном объеме образца уже созданы условия для концентрации напряжений, изменение условий нагружения образца приводит к изменению его формы и в конечном счете вызывает его разрушение.
Под механическими свойствами горных пород понимаются такие особенности, которые определяют характер их деформации и разрушения под воздействием приложенной нагрузки. Иными словами, механические свойства горных пород проявляются в характере изменения внутренних связей и распределении материала в зависимости от изменения интенсивности и структуры полей напряжений. В массиве горных пород и в образце механические свойства проявляются по-разному. В массиве с изменением условий нагружения происходит перераспределение полей напряжений, которое оказывает влияние на состояние горной породы и при определенной концентрации напряжений влечет местное разрушение.
Исследования по механическим свойствам горных пород, проведенные Ю. Ф. Алексеевым, позволили выбирать тип и форму вооружения шарошечных долот для основных нефтяных площадей Башкирии. На основе исследований промывки шарошечных долот М. У. Муратовым предложены центральные промывочные устройства, которые улучшили очистку забоя от выбуренной породы.

Говоря о механических свойствах горных пород, необходимо помнить, что породы продуктивных отложений вмещают различные флюиды, которые в начальных условиях находятся в равновесном состоянии взаимодействия. Однако при изменении термодинамических условий или введении в пласт рабочих агентов, отличающихся по своим свойствам от пластовых жидкостей, это равновесие нарушается. В результате очень большие изменения могут произойти из-за реакций минералов с чуждой водой, разбухания глинистых компонентов, если закачиваемая в пласт вода имеет другой ионный состав или меньшую минерализацию. В этом случае механические свойства могут существенно измениться с появлением самых различных эффектов, в том числе и резко отрицательных для разработки нефтяных месторождений.
Установка УМГП-3 определяет механические свойства горных пород следующим образом: в образец породы под плавно возрастающей нагрузкой вдавливается штамп определенной площади; нагрузки и возникающие деформации автоматически регистрируются на диаграмме. Полученный график зависимости деформации от нагрузки позволяет определить механические свойства горной породы: модуль упругости, пластичность, разрушающую нагрузку.
Большое влияние на механические свойства глинистых горных пород оказывает их уплотнение. Известно, что пористость глинистых пород изменяется от максимальной в поверхностных условиях до очень малой на больших глубинах.
Систематизация сведений о механических свойствах горных пород приводит к созданию классификаций по какому-либо признаку, который в данном случае называется классификационным, или по нескольким признакам.
Систематизация сведений о механических свойствах горных пород приводит к созданию классификаций по какому-либо признаку, который в данном случае называется квалификационным, или по нескольким признакам. На низшем уровне классификация сводится к разработке шкалы по какому-либо признаку.
В условиях всестороннего сжатия механические свойства горных пород существенно изменяются.
В таблицах раздела приведены механические свойства горных пород, слагающих разрезы некоторых нефтяных районов СССР. Для сокращения таблиц приводятся данные, которые расположены по группам горных пород, наиболее характерных для отдельных геологических подразделений, а не в порядке залегания пород.
В табл. 6.12 приведены механические свойства горных пород месторождений Татарской АССР.
На основании данных по механическим свойствам горных пород и справочных данных ( U7 ] ежегодно составлялись рекомендации по совершенствованию технологии бурения скважин в условиях Припятского прогиба в виде режимно-технологических карт [18], которые внедрялись буровыми предприятиями Белоруссии.
Поэтому нельзя использовать данные о механических свойствах горных пород, полученные по методике Л. А. Шрейнера, непосредственно в технологии бурения скважин. Однако знание этих данных и абразивности горных пород намного облегчит решение указанных вопросов и позволит успешно обобщать и распространять передовой опыт в технологии бурения.
В табл. III.12 приводятся данные по механическим свойствам горных пород внутренней зоны Предкарпатья.
Хотя вопросам практического использования данных о механических свойствах горных пород уделяется значительное тошма-ние, высказываются и сомнения в целесообразности применения их при проектировании режимов бурения и выборе долот. Несмотря на совершенствование лабораторных установок и методов определения механических свойств горных пород, еще встречаются трудности при непосредственном применении результатов иа практике: при анализе и проектировании режимов бурения. Комплексное влияние таких факторов, как: неоднородность пород, наличие зоны предразрушения, образование рейки на забое, сложение напряжений от соседних зубьев, находящихся в контакте, динамический характер нагрузки и колебания инструмента, дифференциальное давление, прижимающее отколотые частицы к забою, и другие не позволяют в лабораторных условиях воспроизводить полностью процессы разрушения породы шарошечным долотом на забое.
В табл. 2 приведены сведения о механических свойствах горных пород Прикарпатья и их процентное соотношение в каждом стратиграфическом подразделении. Из таблицы видно, что геологические разрезы разбуриваемых площадей характеризуются высокой неоднородностью горных пород.
В брошюре рассмотрено влияние различных факторов на механические свойства горных пород и их буримость в условиях забоя скважины.
К факторам, оказывающим сильное влияние на механические свойства горных пород, относится еще степень насыщения влагой имеющихся пор в породах. Как видно из табл. 1, там, где влажность пород меньше, должна иметь место их большая механическая прочность. Как показывают наблюдения, естественная влажность пород на эстонских сланцевых шахтах часто неодинаковая и имеет сезонный характер. Она оказывает наибольшее влияние на прочность пород в периоды весенних и осенних паводков. Это подтверждается учащением случаев обрушений кровли, вывалов, образования и падения коржей в такие периоды.

В качестве примера в табл. III.10 приведены механические свойства горных пород, слагающих о.
В табл. 6.30 приведены данные К. Д. Шевцова по механическим свойствам горных пород одной из опорных скважин, пробуренных в районе Доссора.
Из представленных в табл. 13 данных по механическим свойствам горных пород трудно установить закономерность их изменения с глубиной. Наблюдается некоторое повышение удельной объемной работы с увеличением твердости и пластичности.
Эти процессы изменяют физические, а не тоЛько механические свойства горных пород в различных зонах. Так, в зонах опорного давления и разгрузки, помимо плотности, прочностных и деформационных характеристик, изменяются магнитная проницаемость пород, их электропроводность, акустические и иные свойства.
В настоящее время накоплено большое количество данных о механических свойствах горных пород, слагающих разрезы основных нефтяных районов СССР.
Следовательно, при экспериментальных определениях любых параметров, характеризующих механические свойства горных пород, очень важно контролировать состояние испытуемых образцов и условия проведения опытов.
В табл. 6.27 приведены данные Р. Р. Алишаняна и В. И. Григорьева по механическим свойствам горных пород различных месторождений Краснодарского края.
Кроме рассмотренных выше наиболее важных для практики параметров, характеризующих механические свойства горных пород ( табл. 2.1), существует целый ряд других характеристик, дополняющих и уточняющих поведение отложений определенных типов при механическом воздействии.
Упругость, прочность на сжатие и разрыв, пластичность - наиболее важные механические свойства горных пород, влияющие на ряд процессов, происходящих в пласте в период разработки и эксплуатации месторождений.
Упругость, прочность на сжатие и разрыв, пластичность - наиболее важные механические свойства горных пород, с которыми приходится сталкиваться при разработке и эксплуатации нефтяных месторождений. Перечисленные механические свойства пород влияют на ряд процессов, происходящих в пласте в период разработки и эксплуатации месторождения.
Упругость, прочность на сжатие и разрыв, пластичность - наиболее важные механические свойства горных пород, влия-ющие на ряд процессов, происходящих в пласте в период раз-работки и эксплуатации месторождений. Физико-механические свойства горных пород необходимо знать и учитывать при строительстве скважин, нефтяных шахт, хранилищ газа в истощенных нефтяных и газовых пластах, в толщах каменной соли, в искусственно размываемых полостях.
Упругость, прочность на сжатие и разрыв, пластичность - наиболее важные механические свойства горных пород, влияющие на ряд процессов, происходящих в пласте в период разработки и эксплуатации месторождений.
Многими исследователями [9-15] разработаны рекомендации по практическому использованию данных по механическим свойствам горных пород для целей разработки технологии бурения скважин, при этом в основном используются твердость, условный предел текучести, условный коэффициент пластичности, объемная работа разрушения, размеры и объем зоны разрушения.
Схема действия сил, влияющих на искривление скважины при бурении в изотропных породах. Сказанное выше справедливо для условий бурения в изотропных породах, так как механические свойства горных пород и условия их залегания не принимались во внимание.

Подтверждением этому могут быть результаты экспериментального изучения влияния водных растворов ПАВ и электролитов на механические свойства горных пород, свидетельствующие о сопоставимости влияния электролитов и ПАВ на удельную объемную работу разрушения торных пород.
Многие процессы, происходящие в пласте при его вскрытии и эксплуатации, связаны с механическими свойствами горных пород - с их упругостью, прочностью на сжатие и разрыв, пластичностью.
Основные трудности при решении этих задач обусловлены недостаточной информацией о геологических условиях бурения и механических свойствах горных пород, высокой изменчивостью этих факторов по мере проходки скважины, а также ограниченностью возможностей управления работой породоразрушающих инструментов. Поэтому при проектировании режима бурения для нового месторождения не ставится вопрос об оптимальных типах породоразрушающих инструментов и фиксированных параметрах режима их работы, а проводится выбор перспективных типов и оценивается диапазон параметров режима их работы. По мере накопления названной выше информации проводится оптимизация режима бурения. Порядок решения на примере долота проиллюстрирован схемой, приведенной на рис. 5.13. Из схемы видно, решение технологических задач ведется поэтапно разными методами: аналогий, расчетным и статистическим.
Она используется при интерпретации данных газового анализа промывочной жидкости и для расчленения разрезов скважин по механическим свойствам горных пород.
Многие процессы, происходящие в пласте в процессе эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, связаны с механическими свойствами горных пород - с их упругостью, прочностью на сжатие и разрыв, с пластичностью.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11