Горные породы – объект разрушения при бурении

При бурении нефтяных и газовых скважин важно знать механические процессы, происходящие в горных породах. Для этого используются фундаментальные положения физики твердого тела, механики сплошных сред, теоретической механики и деталей машин.

Горные породы неоднородны по составу и строению, часто обладают анизотропными свойствами. Поэтому при математическом моделировании используются частные решения, в основе которых лежат гипотезы о применимости упрощенных моделей, удовлетворительно представленных в конкретном случае горную породу.

Месторождение нефти и газа обычно приурочены к осадочным горным породам, которые делятся на 2 большие группы: кристаллические (25%) и обломочные (21%). Глинистые породы (54%) относятся также к обломочным.

Важнейшими геологическими характеристиками пород являются минералогический состав, строение и неоднородность.

Минералов известно на сегодняшний день около 2000, из них лишь несколько десятков являются породообразующими.

В случае хемогенных пород минералы входят в состав горной породы в виде кристаллитов (зерен неправильной формы), в случае обломочных горных пород - в виде моно- и полиминеральных обломков При бурении нефтяных и газовых скважин важно знать механические процессы, происходящие в горных породах. Для этого используются фундаментальные положения физики твердого тела, механики сплошных сред, теоретической механики и деталей машин.

Мономинеральной горной породой называется горная порода, состоящая из одного минерала (доломит, известняк, ангидрит)

Полиминеральной называется горная порода, состоящая из нескольких минералов (гранит, глина)

Строение горных пород характеризуют структурой и текстурой.

Структура породы определяет особенности строения, обусловленные размером, формой и характером поверхностей, слагающих породу кристаллитов или обломков.

Текстура породы определяет особенности строения, обусловленные взаимным пространственным расположением кристаллитов или обломков. Текстурными признаками являются слоистость, сланцеватость, пористость и трещиноватость.

Сплошность является обобщенной текстурной характеристикой горной породы, определяет способность окружающих скважину пород пропускать через себя промывочную жидкость.

4 категории сплошности:

· может уходить промывочная жидкость вместе с обломками (шламом) выбуренной горной породы может уходить.

· могут проникать как дисперсная среда (коллоидные глинистые частицы), так и дисперсионная среда

· может проникать только маловязкая дисперсионная среда (типа воды)

· внутрь горных пород жидкости не проникают.

Осадочные кристаллические породы являются агрегатами минеральных зерен (кристаллитов), которые образуются в результате выпадения солей из водных растворов или химических реакций, происходящих в земной коре. Органогенные породы также относятся к кристаллическим осадочным породам. Органогенные породы являются продуктами жизнедеятельности организмов.

Обломочные горные породы являются продуктами механического и физико-химического разрушений ранее существовавших горных пород с последующим их переносом водой или ветром и осаждением без растворения и перекристаллизации, а также породы, образовавшиеся на месте разрушения.

По размерам обломков обломочные горные породы образуют 4 основные структурные группы:

Грубообломочные породы (размер обломков более 2 мм.). Это в основном обломки магматических и метаморфических пород. Пространство между ними заполнено песчаными, глинистыми и мелкоземистыми породами. В разрезах нефтяных и газовых месторождений имеют незначительное распространение.

Песчаные породы (размер обломков от 0,1 до 2 мм.) – пески (рыхлые) и песчаники (сцементированные). В зависимости от состава минеральных зерен бывают кварцевыми и полимиктовыми. Кварцевые состоят из зерен кварца, полимиктовые – из зерен различных минералов (слюды, роговой обманки, пироксена, полевых шпатов и др.).

По размерам зерен пески и песчаники подразделяются на:

- грубозернистые (2-1мм.)

- крупнозернистые (1-0,5мм.)

- среднезернистые (0,5-0,25мм.)

- мелкозернистые (0,25-0,1мм.)

- однородные (размер зерен постоянен)

- разнозернистые (размер зерен различный)

Мелкоземистые породы (размер обломков от 0,01 до 0,1мм.) являются осадками континентального происхождения (супеси, суглинки и лёсс).

Широкое распространение имеют сцементированные породы – алевролиты.

Цементы по составу подразделяются на:

· Кремнистые

· Карбонатные

· Сульфатные

· Железистые

· Глинистые

· Битумистые и др.

· По строению цементы подразделяются на 4 типа:

· контактовый – содержится в местах контактов обломков;

· пленочный – каждый обломок окружен пленкой цементирующего вещества;

· поровый – цемент заполняет поры между обломками;

· базальный – обломки породы как бы погружены в цементирующее вещество и не контактируют друг с другом.

Глинистые породы (размер частиц менее 0,01мм.) - составляют глины, аргиллиты и глинистые сланцы.

Поиск по сайту: