Механические свойства горных пород

1. Механические свойства горных пород

2. Плотность горной породы

масса единицы объема твердой фазы
минерала или породы:

3. Объемная масса горных пород

масса единицы объема сухой породы при
данной пористости в ее естественном
состоянии
Связь между
пористость
и
выражается через
С учетом плотности жидкости в порах породы

4. Пористость горной породы

Абсолютная пористость — это отношение
полного объема пор (пустот) к объему всей
породы.
Пористость
является
существенным
текстурным признаком пород: чем больше
пористость, тем меньше ее прочность.

5.

Эффективная
пористость
учитывает
только сообщающиеся между собой поры, по
которым возможно течение жидкостей и
газов. Величина эффективной пористости
представляет интерес при разработке
мероприятий по борьбе с поглощением
буровых растворов и для наиболее
проницаемых
пород
(песчаников
и
известняков) доходит до 20-25 %.

6.

Оценивается коэффициентом пористости

7. Проницаемость горной породы Проницаемость горной породы kпр

это способность пород пропускать под
действием градиента давлений пластовые
флюиды
Коэффициент
kпр
характеризует
фильтрационные
свойства
пород,
определяющие поглощающую способность
вскрытого скважиной интервала (пласта)

8.

К хорошо проницаемым породам относятся пески, рыхлые
песчаники,
кавернозные
и
трещиноватые
известняки.
Представителями плохо проницаемых пород являются глины,
гипсы, ангидриты, сланцы, глинистые известняки, песчаники
конгломераты с глинистым цементом.
Пористые и трещиноватые породы, проницаемые для
жидкостей и газа и способные быть их вместилищем, называются
коллекторами.

9. Гранулометрический состав породы продуктивного горизонта

— количественное содержание в горной
породе разных но размеру зерен (в % для
каждой
фракции),
в
известной
мере
характеризующий
ее
пористость,
проницаемость, капиллярные свойства и
количество остающейся в пласте нефти в виде
пленок, покрывающих поверхность зерен.
Им также руководствуются при подборе
фильтров, предотвращающих поступление песка и
т.д.

10. Расслоение горных пород

- нарушение связи между слоями породы. На основании
визуального изучения породы подразделены на четыре
категории расслоенности:
I - массивная текстура, обусловливающая ровный или
раковистый излом породы и осколки неправильной формы;
ІІ
- визуально массивная, в действительности
скрытослоистая текстура, выражающаяся в делимости
породы при ударе на отдельные пластинчатые формы;
III - четкая слоистая текстура, обусловливающая деление
пород на листоватые плоскопараллельные пластинки но
плоскостям
слоистости
при
слабом
механическом
воздействии;
IV - сильная трещиноватость, развитие систем трещин
как тектонического, так и нетектонического происхождения с
густотой не менее 1 трещина на 1 м.
Расслоенность пород обусловливает возможное влияние
их текстуры на ход деформационного процесса, особенно
на контакте с различными жидкостями.

11. Прочность горной породы на одноосное сжатие

Чем выше предел прочности породы, тем больше
расходуется энергия. Таким образом
породы
характеризует уровень необходимого силового
воздействия на забой скважины, при котором будет
происходить эффективное разрушение горной
породы и углубление скважины. Прочность на
одноосное
сжатие
обычно
определяют
на
гидравлическом прессе и вычисляют по формуле

12. Механическая прочность породы при динамической нагрузке

Это свойство породы существенно влияет на
механизм разрушения горных пород и установление
рациональных областей применения различных
способов
бурения
и
породоразрушающего
инструмента.
В основу методики определения коэффициента
динамической прочности породы положен метод
толчения (измельчение породы путем сбрасывания
груза). Коэффициент динамической прочности
вычисляется по формуле

13. Твердость породы рш (МПа)

влияет на величину внедрения в них режущих
элементов породоразрушающих инструментов.
Для ее определения широко распространен
метод, предложенный Л.А. Шрейнером. Твердость
по методу Л.А. Шрейнера определяется на
специальной
приборе
УМГП-3
или
на
гидравлическом
прессе
как
отношение
разрушающей нагрузки Р к площади штампа S, т.е.
Рш=Р/ S

14. Абразивность

Под абразивностью понимают способность
пород изнашивать контактирующий с ней
породоразрушающий инструмент. От абразивности
зависят расход и правильный выбор долот.
Абразивность
зависит
в
основном
от
минералогического состава и строения горных
пород и существует общая тенденция увеличения
абразивности
с
ростом
микротвердости
породообразующих минералов.

15.

Горные породы в зависимости от показателя абразивности
разделены на восемь классов:
Весьма малоабразивные породы …………………….5
Малоабразивные породы……………………………..5-10
Породы ниже средней абразивности………………...10-18
Среднеабразивные породы…………………………...18-30
Породы выше средней абразивности………………...30-45
Породы повышенной абразивности………………….45-65
Высокоабразивные породы …………………………..65-90
В высшей степени абразивные……………………….>90

16.

Коэффициент абразивности
Кабр=Q/100
Q – потеря массы истираемого материала
свинцовых шариков, мг.
В зависимости от Кабр горные породы
разделены на шесть классов:
Малоабразивные…………………………..< 0,5
Умеренно абразивные………………….0,5-1,0
Среднеабразивные………………………1,0-1,5
Абразивные………………………………1,5-2,0
Весьма абразивные………………………2,0-2,5
Очень абразивные…………......2,5-3,0 и более

17. Упругость и пластичность

Основными характеристиками горных пород являются
модуль продольной упругости (модуль Юнга) Е,
коэффициент Пуассона m и коэффициент пластичности
k.
Чем выше значение модуля упругости породы, тем
больше сопротивление разрушению она оказывает в
процессе бурения и тем лучше она разрушается
ударными
нагрузками:
породы
с
повышенной
пластичностью разбуриваются труднее хрупких. Модуль
упругости (Па) вычисляется по формуле