Физические способы разрушения.

1) огневой - в крепких хрупких породах типа кварцита

2) лазерный - концентрированный луч d-20 мм, h = 15-20 см

3) плазменный - дуга с температурой 10000°С, но порода течет

4) акустический - звуковые колебания j

Вышеперечисленные и другие способы разрушения пока не могут составить конкуренцию механическому разрушению забоя скважины элементами ПРИ.

Г орные породы.

1) Магматические (Изверженные) – образуются в результате извержения магмы: граниты (отлично бурятся, т.к содержат хрупкие кварц и полевой шпат). Полезные ископаемые: железо, жильное золото, серебро, олово, уран

2) Осадочные породы: пески, глины, суглинки, сланцы, песчаники, известняки, доломиты, углеводороды : нефть и газ (находятся в доломитах, мергелях, сланцах).

3) Метаморфические – образуются в результате изменения осадочных и магматических пород под действием температуры и давления. В результате двух- или трехразового изменения свойств порода меняет плотность (прочность) и пластичность – очень тяжело бурятся. Филлиты, джесилиты.

Вывод: в настоящее время в промышленных масштабах применяются механические разновидности разрушения породы забоя породоразрушающим инструментами. Физические способы разрушения при бурении не могут составить конкуренцию механическим.

Механические и технологические свойства горных пород.

1) Пористость: есть скелет пород, а между ним поры (капилляры), а в них флюиды - газ, жидкость, жидкость с газом.

К_п =Vn/(Vn+Vск) * 100% - коэффициент пористости,

где:

V_n - объем пустот, V_CK - объем скелета. Чем больше К_п, тем легче бурить.

2) Гранулометрический состав: например сколько процентов песка какого размера в объеме - как горные породы пропускают в себя флюиды: нефть, газ, воду, уран.

3) Трещиноватость.

4) Проницаемость: зависит от пористости, гранулометрического состава и

трещиноватости.

Kпр= μ*Q*l/(P1-P2)*S коэффициент проницаемости, м² или Д (1м² = 10¹²Д (дарси),

где: μ - динамическая вязкость, Пa *с ; Q- объемный расход флюидов,м³/с; l - длина образца, через который пропускают флюиды, м; Р1 и P2_ - давление на входе в образец и выходе из него, Па; S- площадь фильтра, м².

К_прнефтяных коллекторов от нескольких милидарсидо 3,4 дарси. За единицу проницаемости принимают коэффициент фильтрации К_ф, м/сут:

Кф = Кпр*(γ_ж/μ)

где у_ж - удельный вес жидкости, Н/м³.

Для среднезернистых песков К_ф= 10-15 м/сут, для трещиноватых известняков К_ф = 40-60 м/сут.

5) Плотность: отношение силы тяжести к объему породы - удельный вес у, Н/м³, плотность р, кг/м³.

6) Прочность горных пород: измерение прочности при сдвиге, сжатии, растяжении, изгибе; сжатие образца на прочность на прессе: δ_сж = Рmax/S

где S - площадь сечения поверхности; пределы прочности на скол, сдвиг, изгиб и т.д. в 6-10 раз меньше, чем на сжатие.

7) Горное давление - от вышележащих пород.

£ - коэффициент бокового распора, Па-с.

Для глины £ = 0,2 - 0,3, для водоносных пород £ = 1, в крепких горных породах £ = 0,7 - 0,9 . Формула Динника: δ_z= £*δ_ху. Коэффициент бокового распора определяет устойчивость горных пород, слагающих стенки скважины против осыпей, обрушения.

8) Твердость: способность горных пород сопротивляться вдавливанию в них более прочного тела (индентора). Для бурения большое значение имеет изучение вдавливания. Метод профессора ШрейнераJI.A. (или по штампу):

Ро - предельная величина упругой деформации, условный предел текучести S_шт в твердых горных породах: 1-2 мм², в мягких до 5 мм²\

Тема 3

Трещиноватость горных пород, абразивность, буримость, классификации горных пород по буримости при различных способах бурения.

Твердость по штампу. (по Шрейнеру).

Основные свойства горных пород.

Метод Шрейнера позволяет по коэффициенту пластичности выбрать способ разрушения, а по остальным характеристикам породоразрушающий инструмент.

Трещиноватость горных пород при бурении - отношение числа кусков керна к полученным метрам за рейс, шт/м.