На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска

*


Наименование:


курсовая работа Механические свойства горных пород

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 14.11.2012. Сдан: 2012. Страниц: 4. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Министерство  образования и науки рф
Федеральное государственное  бюджетное  образовательное учреждение  
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт  геологиии и нефтегазодобычи 
Кафедра «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»
 
 
 
 
Курсовая  работа
 
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Выполнил:
Проверил(а):
 
 
 
 
 
 
Тюмень, 2012 г.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД 5
1.1. Плотность 5
1.2. Прочность 5
1.3 Упругость 6
1.4. Пластичность 8
1.5. Твердость 10
1.6. Абразивность 14
2. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ 16
2.1 Основные физико-механические свойства горных пород, влияющие на процесс бурения 17
2.2. Основные закономерности разрушения горных пород при бурении 19
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 23
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 24
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Введение
 
Знание физико-механических свойств горных пород необходимо при строительстве скважин и  разработке месторождений. С учетом их следует производить предварительный выбор долот для различных интервалов бурения; учитывать их при проектировании режимов бурения; при выборе типа бурового раствора и его свойств, методов вскрытия продуктивного пласта и конструкции призабойной зоны скважины; для предупреждения возможных осложнений в процессе бурения; иногда - при выборе конструкции скважины. Знать физико-механические свойства горных пород необходимо и при составлении проекта разработки нефтяных и газовых месторождений.
Механические свойства горных пород — характеризуют изменения формы, размеров и сплошности горных пород под воздействием механических нагрузок, которые создаются в результате действия естественных (горное давление, тектонические движения) или искусственных факторов (взрывные работы, резание, дробление пород).
Механическое нагружение вызывает в горных породах напряжения и деформации. По виду деформаций и связи с вызвавшими их напряжениями механические свойства подразделяют на упругие (модуль Юнга, коэффициент Пуассона и др.), пластические (модуль полной деформации, коэффициент пластичности и др.), прочностные (пределы прочности горных пород при сжатии, растяжении и др.) и реологические свойства (период релаксации, предел длительной прочности и др.). К показателям механических свойств относят также характеристики воздействия на горные породы жидкостей и газов (например, коэффициент размокания), горнотехнологические параметры горные породы (показатели крепости, твёрдости, буримости, взрываемости, дробимости.
 Механические свойства определяют прямыми или косвенными измерениями напряжений и деформаций в горных породах в процессе их различного нагружения. В массиве чаще используют косвенные методы оценки механических свойств — по глубине и усилиям проникновения острого инструмента в горных породах, по зависимости между скоростью упругих волн и механическими свойствами.
 На величину показателей  механических свойств влияют анизотропия горной породы, силы и характер связей между частицами, ориентация ослабленных зон и слоев горной породы, размер зёрен, пористость, минеральный состав. Это предопределяет широкую вариацию показателей механических свойств от точки к точке в массиве (рис.).
 Более монолитные скальные  горные породы имеют высокие  значения модуля Юнга, прочностных  параметров, низкие значения показателей  пластичности. Осадочные горные  породы, как правило, обладают  более низкой прочностью и  упругими свойствами, повышенными  значениями показателей пластичности, хорошо выраженными реологическими  свойствами.
 Любые изменения состояния  горной породы и её структурных  характеристик влияют на величину  механических свойств. Увеличение  влажности снижает упругие и  прочностные, но повышает пластические  параметры пород; трещиноватость и высокая пористость пород снижают прочностные и упругие параметры пород. Разрушенная горная порода также способна сопротивляться в определённой степени внешним нагрузкам. Например, несущую способность разрушенных горных пород оценивают особыми механическими свойствами — параметрами запредельного деформирования и прочности, определяемыми на специальных жёстких испытательных прессах.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
    Физико-механические свойства горных пород
 
1.1. Плотность
 
Плотность d - это отношение массы m вещества к единице объема V. Плотность измеряется в г/см3, кг/л или т/м3. Так как плотность воздуха мала, то ею пренебрегают и при измерениях плотности взвешивают вещество в воздухе, а не в вакууме. Плотность воды 1 г/см3, дерева немного меньше - оно плавает как и жидкая нефть (0,8–0,9 г/см3), растекаясь пятнами на море при авариях танкеров. Плотность человека, выдохнувшего воздух, тоже почти 1 г/см3, а вдохнувшего - 0,95 г/см3. Плотность густой нефти, и тем более мазута 1,05 г/см3 – недаром он оседает на дно при крупных разливах нефти в море. Это случается при авариях танкеров, во время военных сражений протекающих на территориях нефтяных промыслов.
Плотности минералов  колеблются в очень широком диапазоне  от 2,2 г/см3 у галита, 2,66 г/см3 у кварца, 2,55 – 2,7 г/см3 у полевого шпата, 2,72 г/см3 у кальцита, до 3,9 г/см3 у сидерита и 5,0 г/см3 у магнетита. Среди самых тяжелых минералов магнетит, киноварь и золото. Горные породы состоят из комплексов породообразующих минералов, плотности которых колеблются в узких пределах - от 2,55 г/см3 у ортоклаза до 2,75 г/см3 у доломита, и поэтому минеральный состав существенно на плотность не влияет. Иное дело жидкая и газообразная фазы породы или, в терминах нефтяной геологии - поры: плотность кварцевого песка снижается при 10% пористости с 2,66 до 2,40 г/см3, а при пористости 20% – до 2,10 г/см3 .Таким образом, плотность горных пород, и особенно пород осадочных, во многом определяется пористостью.
При некоторой тренировке геолог может, взвесив в руке образец, довольно точно определить его плотность, а по ней пористость.
В пластовых условиях, где поры заполнены солеными пластовыми водами, плотность соответственно возрастает при пористости 10% до 2,50 г/см3, а при пористости 20% до 2,35 г/см3. В науке о бурении плотность породы в пластовых условиях называется объемной массой.
С увеличением всестороннего  сжатия объемная масса возрастает благодаря, во-первых, уменьшению пористости и, во-вторых – некоторому увеличению плотности  сжимаемого в порах флюида. Кроме  того, соленость пород растет с  глубиной. Объемная масса осадочных  пород обычно колеблется от 2,0 до 2,7 г/см3. С ростом объемной массы связано и увеличение горного (литостатического) давления.
 
1.2. Прочность
 
Прочность - это способность  вещества не разрушаться под действием  механических сил – будь то удар молотка или воздействие долота на породу. Прочность измеряется напряжением, при котором вещество разрушается. Измеряется прочность в МПа. Прочность горной породы зависит от вида деформации. Горная порода и минералы могут подвергаться одноосному сжатию и растяжению, деформациям изгиба и сдвига (простым видам деформации), а также нескольким деформациям одновременно (сложные виды деформации). Горные породы наиболее устойчивы по отношению к сжатию, а другим деформациям горные породы противостоят слабее; прочность на растяжение составляет менее 10% от прочности на сжатие. И действительно, из камня сложены стены неприступных крепостей, и даже конструкция арки такова, что и здесь камень в основном, работает на сжатие. Прочность горных пород на сжатие ?сж, на сдвиг ?с, на изгиб ?изг и на растяжение ?р связаны между собой следующим соотношением:
?> ?с> ?изг> ?р      (5.1)
Приведенное соотношение  показывает, что наиболее рациональный способ разрушения горной породы на забое  скважины связан с использованием деформации растяжения.
Прочность минералов на сжатие достаточно велика, хотя и колеблется в широких пределах – свыше 500 МПа у кварца до 10–20 МПа у кальцита. Прочность горных пород существенно  ниже, что объясняется их неоднородностью, наличием локальных дефектов, трещиноватостью (от зияющих трещин до паутин и микротрещин). Прочность пород существенно зависит от её минерального состава, структуры и текстуры породы, глубины залегания и других. факторов.
Прочность породы уменьшается  с ростом влажности, например, прочность  песчаников и известняков снижается  при насыщении их поровой водой  на 25 – 45%, что и происходит в пластовых  условиях. Особенно сильно можно снизить  прочность пород, используя поверхностно-активные вещества ПАВ (эффект Ребиндера). У слоистых – т.е. анизотропных пород прочность сильно меняется в зависимости от направления действия нагрузки. Отношение прочности перпендикулярно слоям к прочности параллельно им называется коэффициентом анизотропии, который колеблется у различных пород от 0,3 до 0,8. Естественно, что у изотропных, однородных пород, например, известняков или гранитов он равен 1. Прочность пород растет по мере их погружения в недра, отражая уменьшение пористости, изменение структуры и минерального состава и благодаря напряженному состоянию, в котором порода пребывает в недрах. Например, у глин прочность возрастает от 2–10 МПа на поверхности до 50–100 МПа в зоне метаморфизма, где глины преобразуются в сланцы. В процессе разрушения долотом горной породы последняя испытывает сложные виды деформации. Учитывая это, а так же особенности процесса внедрения зубца долота в забой скважины, прочностные характеристики горной породы мало подходят для проектирования процесса её разрушения.
 
      Упругость
 
В общепринятом смысле упругость  – это свойство тел после снятия напряжения восстанавливать свою форму  без остаточной деформации. Деформация упругих тел описывается законом  Гука, т.е. относительная деформация x пропорциональна приложенному напряжению ?:
? = Е ?x       (5.2)
Где Е - модуль Юнга, характеризует упругость тела. Классический пример упругого тела – пружина. Чем сильнее вы её растягиваете (сжимаете), тем больше она удлиняется (укорачивается). Как только вы перестаете на неё воздействовать она возвращается в первоначальное состояние (к первоначальной длине).
Наряду с модулем Юнга упругие свойства горных пород описываются  коэффициентом Пуассона m. Он является коэффициентом пропорциональности между относительными продольными и поперечными деформациями.
m=
х
 
xу
(5.3)

где xx и xy продольная и поперечная деформация породы соответственно.
Коэффициент Пуассона для большинства минералов и  горных пород находится в интервале 0,2–0,4. Исключением является кварц, у которого из-за специфики строения кристаллической решетки m достигает 0,07.
Большинство минералов подчиняются  закону Гука. Кристаллы ведут себя как упругие тела и разрушаются минуя пластическую деформацию, когда напряжение достигнет предела прочности.
В табл.23 приведены модули Юнга для некоторых горных пород, полученные при одноосном сжатии.
Таблица 23
Модули упругости некоторых  горных пород
 
E?10-4, МПа
E?10-4, МПа
Горная порода
Горная порода
Глины
0,03
Мрамор
3,9–9,2
Глинисты сланцы
1,5–2,5
Доломиты
2,1–16,5
Алевролиты
1,7–2,7
Граниты
до 6,0
Песчаники
3,3–7,8
Базальты
до 9,7
Известняки
1,3–8,5
Кварциты
7,5–10,0

 
Данные таблицы показывают зависимость модуля Юнга от минералогического  состава породы. Но какую-то закономерность здесь проследить сложно. Обратим  внимание на ряд факторов, от которых  зависят упругие свойства пород. Породы одинакового минералогического  состава, но разной степени уплотнения имеют разную упругость (чем больше уплотнение, тем больше упругость). Т.к. уплотнение горных пород растет с глубиной их залегания, модуль упругости  одноименных пород также увеличивается  с глубиной. Как правило модуль упругости уменьшается с увеличением пористости пород. Он также уменьшается с увеличением увлажненности пород.
Заметное влияние на упругость  горных пород оказывает текстура. Обычно в породах с явно выраженной слоистостью или сланцеватостью (глинистые сланцы) в направлении  перпендикулярном к сланцеватости  модуль Юнга меньше, чем в направлении  параллельном ей. Установлено, чем меньше размер кристаллов в горных породах, тем больший модуль упругости  они имеют.
С увеличением  глубины залегания горных пород  возрастает температура и давление всестороннего сжатия. Под их действием  такие упруго–хрупкие породы как  граниты, кристаллические сланцы приобретают  пластические свойства. В результате для объемного разрушения горной породы требуется большее время  контакта зубца с породой, а следовательно, меньшая частота вращения долота. Таким образом, свойства горных пород влияют на выбор параметров режима бурения.
Горные породы можно подразделить на три группы:
1) упруго-хрупкие,  подчиняющиеся закону Гука вплоть  до их разрушения;
2) пластично-хрупкие, разрушению  которых предшествует как упругая, так и пластическая деформация;
3) высокопластичные, упругая  деформация которых незначительна.
 
1.4. Пластичность
 
Под пластичностью в общем  случае понимают свойства твердых пород  сохранять остаточную деформацию, возникшую  под воздействием внешних сил, после  прекращения их действия.
Пластичность проявляется  тогда, когда напряжение превысило  предел упругости, и предшествует разрушению. Пластические деформации в отличие  от упругих непропорциональны величине деформирующего напряжения, а растут быстрее, например, пластилин или влажная глина. Если пластические деформации растут без роста давления, то тело идеально пластично и деформируется в режиме ползучести (режиме растекающегося масла). Если рассматривать поведение вещества за долгий промежуток времени, то текучим оказывается «твердый» битум, а за геологическое долгое время текучими оказываются многие горные породы. Горные породы по пластичности разделены на шесть категорий. К первой отнесены упруго-хрупкие породы. Ко второй–пятой категориям пластично-хрупкие породы, а шестую составляют высокопластичные горные породы. В табл. 23 приведена классификация осадочных пород по пластичности.
В недрах пластичными  оказываются породы хрупкие на поверхности, потому что пластичность пород возрастает при растущих давлениях и температурах за геологически большие промежутки времени. Например, лед и сухая глина – хрупкие на поверхности, в тот же время на глубине несколько сот метров они пластичные. Этим обусловлено медленное течение ледников, галит на глубине более 500 метров выдавливается, образуя соляные купола и штоки.
Таблица 23
Классификация осадочных  горных пород по пластичности
 
Коэффициент пластичности
1
1?2
2?3
3?4
4?6
>6
Породы
Кремнистые, кварцевые песчаники
Сланцевые глины, глинистые  сланцы, аргиллиты, алевролиты, кремнистые породы
Глинистые сланцы и аргиллиты, известняки,
мелкозернистые доломиты, сульфатные породы,
песчаники кварцевые, алевролиты кварцевые
Известняки,
доломиты,
ангидриты,
песчаники кварцевые, алевролиты кварцевые
Известняки, доломиты
Глинистые мергели, известняки, доломиты

 
Пористые породы пластичны  за счет деформации пор и выдавливания порового флюида. На глубинах в несколько  километров, пластичность появляется у перекристаллизующихся в мрамор известняков, что видно на отдельных плитках мрамора на полу коридоров университета: в некоторых истертых ногами плитках проявляется сложная плойчатость, образовавшаяся в вязком состоянии. Песчаники, кварциты и даже граниты преобразуются в гнейсы с чертами слоистости, плойчатости и течения, сформировавшиеся когда началось частичное плавление и размягчение пород. Пластическая деформация может скомпенсировать внешнее давление, а если нагрузку снять, то деформация сохранится. На этом свойстве основана штамповка по металлу или пластмассы.
Пластичность также проявляется  в релаксации напряжений в горных породах. Например, если образец горной породы зажать в тисках, деформируя на постоянную величину, находящуюся  в пределах области упругой деформации, и оставить в таком положении  на длительное время, то постепенно сила противодействия сжатой породы будет  уменьшаться, а её деформация перейдет из упругой в пластическую. Вынув этот образец из тисков, мы обнаружим на нем вмятину (остаточную деформацию).
Еще одно важное проявление пластичности – это ползучесть горных пород, т.е. непрерывный рост деформации при постоянном нагружении. Она проявляется при продолжительном действии постоянной нагрузки, даже если напряжение в породе меньше предела упругости. Наглядной иллюстрацией этого является следующий опыт. Если на образец горной породы поставить гирю и оставить её на продолжительное время, а потом снять, на поверхности образца останется след. Из осадочных горных пород значительной ползучестью обладают глины, глинистые сланцы, аргиллиты, некоторые известняки.
Ползучесть горных пород  является одной из причин неустойчивости стенок скважин в процессе бурения, что серьезно затрудняет проводку скважины.
1.5. Твердость
 
Под твердостью понимается способность тела (горной породы) оказывать сопротивление  внедрению в него другого тела. Существуют различные методы определения  твердости. В минералогии твердость  –это относительная способность царапать один кристалл другим: какой кристалл царапает, тот тверже. На этом основана шкала относительной твердости Мооса. Более объективно твердость определяют по глубине царапины на кристалле от пирамидки алмаза под определенным давлением. Однако эти и другие методы не отражают специфики разрушения горной породы на забое скважины зубцами шарошечного долота.
При бурении породоразрушающий инструмент контактирует с горной породой не по всей поверхности забоя, а лишь на отдельных участках. Через зубья долота на породу действует локальное давление, которое породу деформирует и разрушает. Происходит вдавливание зубца и скалывание породы. Поэтому в науке о бурении под твердостью, по предложенной в МНИ им И.М. Губкина проф. Л.А. Шрейнером методике, понимают способность горной породы сопротивляться внедрению в неё цилиндрического штампа с плоским основанием. Иными словами это давление, при котором происходит разрушение породы:
Рш=
 
Fш
(5.4)

где:
Р*– нагрузка на штамп в момент разрушения породы;
Fш– площадь плоского основания штампа.
Для определения твердости  по штампу снимается деформационная характеристика породы на специальной  установке. При этом диаметр основания  штампа должен быть таким, что бы под  его плоским основанием разместилось не менее 6–7 минеральных зерен испытуемой породы. Подготавливают опытный образец  горной породы с двумя параллельно  отшлифованными гранями. Испытания  проводят на специально оборудованном прессе, с помощью которого штамп вдавливают в горную породу. Установка позволяет определить нагрузку на штамп и глубину его внедрения в образец горной породы. Методика испытания предусматривает ступенчатое увеличение нагрузки на штамп с одновременным замером деформации. По результатам испытаний строят кривую зависимости деформации d от нагрузки P. По кривым d (P) можно определять деформационные свойства горных пород, в том числе и твердость.
Различные типы горных пород  характеризуются различными деформационными  зависимостями d (P).
Рассмотрим эти диаграммы.
    Упруго-хрупкие породы (рис. 5.1).


 

 

 

 
*

 

 

 


 
 
 
 
 
 
 
 
Рис. 5.1. Диаграмма разрушения упруго-хрупких пород

Они проходят стадию упругих напряжений (ОА) и сразу  разрушаются. Таковы стекло, гранит, кварц. Площадь треугольника ОАВ характеризует работу упругих сил достаточных для разрушения породы.
 
 
 
 
 
    Пластично – хрупкие породы.





*



*



0


Рис. 5.2. Диаграмма разрушения пластично-хрупких пород

 
Разрушение пород этого  типа происходит в области пластических деформаций (АВ) в т. В. Эта область  граничит с областью упругих деформаций в т. А. Напряжение в этой точке  называется пределом текучести P0. К этой категории пород относятся, в частности, алевролиты, известняки, ангидриты, доломиты и песчаники.
Характеристикой пластичности породы является коэффициент пластичности. Он равен отношению всей работы до хрупкого разрушения породы (площадь  ОАВС) к работе упругих деформаций (площадь ОКЕ).
ОАВС
Кп =
 
SОКЕ
(5.5)

 
Очевидно, что КП всегда больше единицы, и только для упруго-хрупких пород он равен единице.
Для пород первого и  второго типа на участке упруго деформации ОА можно приближенно определить модуль упругости этих пород по формуле:
Е=
 
Fш· ?*
(5.6)

где:
d* - деформация в момент разрушения горной породы;
    Высокопластичные породы обычно не дают хрупкого разрушения при вдавливании штампа (т.к. возможная величина деформации ограниченна небольшой длинной штампа). В действительности такие породы разрушаются хрупко, но величины деформации до хрупкого разрушения у них весьма велики. Такие породы, как правило характеризуют пределом текучести (А0) и модулем упругости. За твердость таких пород условно принимают предел текучести. Очевидно коэффициент пластичности для этих пород очень велик и принимается равным бесконечности.
 
 
 
 





0


Рис. 5.3. Диаграмма разрушения высокопластичных пород

 
В результате изучения горных пород путем вдавливания штампа разработана их классификация по твердости для нужд бурения. Все  породы делятся на 12 категорий. В категориях 1–4 оказались высокопластичные глины и аргиллиты, в 5–8 – пластично-хрупкие алевролиты, песчаники и известняки и в 10–12 – упруго-хрупкие кварциты, кремнистые и изверженные породы. В табл. 25 приведена классификация основных горных пород по твердости.
Таблица 25
Классификация горных пород  по твердости
 
Породы
Твердость, МПа
Глина, глинистые мергели  и сланцы
1
<100
2
100–250
Аргиллиты, гипсы, ангидриты
3
250–500
4
500–1000
Алевролиты, песчаники, известняки, доломиты
5
1000–1500
6
1500-2000
7
2000-3000
8
3000-4000
Кварциты, кремнистые породы
9
4000-5000
10
5000-6000
11
6000-7000
12
>7000

 
В табл 26 приведены свобные характеристики ряда горных пород по твердости и пластичности (табл.26).
 
 
 
Таблица 26
Характеристики твердости  и пластичности горных пород
 
Порода
Коэффициент
пластичности
Бентонитовая глина влажная
0–200
8
Высокопластичная глина влажная
0–200
8
Мергель глинистый
0–200
8
Мел
0–200
8
Каменная соль
0–200
8
Песчаник мелкозернистый пористый
200–700
1,3–4,2
Аргиллит
200–750
1,3–3,3
Гипс
250–400
1,8–3,7
Алевролит пористый
300–700
1,5–2,1
Песчаник мелкозернистый глинистый
500–950
1,3–2,4
Известняк пелитоморфный пористый
1200–2000
2,0–5,0
Ангидрит
1050–1400
2,1–4,3
Песчаник с гипсовым цементом
1400
3,1
Песчаник среднезернистый 
известковистый
1700–3000
1,7–2,8
Песчаник с ангидритовым цементом
2100
2,2
Доломит мелкозернистый плотный
2500–3200
1,6–3,5
Кремень известковистый
5400–6000
1,6–2,3
Кремень чистый
6000–7000
1,0

 
Следует отметить отличие  механических свойств горных пород, определенных в лабораторных условиях при нормальном давлении и температуре  с их свойствами на забое скважины. В частности, с увеличением всестороннего  сжатия, возрастает твердость горных пород и тем сильнее чем больше их пористость. Оказывает существенное влияние температура, влажность, скорость внедрения зубца в породу и другие факторы.
 
1.6. Абразивность
 
Еще одной важной механической характеристикой горной породы является её абразивность. Под абразивностью понимается способность горных пород изнашивать в процессе трения металл, твердые сплавы, в том числе и буровой инструмент. Понятие абразивности хорошо известно и в быту. С помощью шлифовальных кругов и брусков мы точим ножи и ножницы.
Абразивность горных пород проявляется при взаимодействии с ними долот и других элементов бурового оборудования. Чем больше абразивность, тем выше темп износа инструмента. Поэтому необходимо знать абразивные свойства породы для правильного выбора типа долота. Для определения абразивности горной породы обычно измеряют обьем или массу металла, изношенного в процессе трения в стандартных для выбранного метода условиях. В отечественной практике бурения наиболее известный метод был предложен проф. Л.А. Шрейнером. Он заключается в износе эталонного кольца о испытуемый образец горной породы. Кольцо прижимается боковой цилиндрической поверхностью к горизонтальной поверхности образца и вращается вокруг своей оси. Одновременно образец поступательно перемещается относительно кольца. Продукты истирания удаляются струей жидкости. Об абразивных свойствах породы судят по объему изношенного материала кольца при перемещении образца на один метр.
Эксперименты показали, что  для большинства пород износ  эталонного кольца прямо пропорционален силе прижатия и не зависит от скорости вращения. Установлено что абразивный износ металла зависит не только от абразивности породы, но и от других факторов: соотношения твердости породы (и её минеральных зерен) и металла, шероховатости трущихся поверхностей, контактного давления скорости скольжения, свойств смазки или бурового раствора и др. Абразивность возрастает при наличии в породе зерен кварца, большой шероховатости поверхности, увеличения контактного давления.
Абразивность горных пород связана с твердостью по-разному: у однородных пород они связаны пропорционально, а вот у неоднородных связь иногда оказывается даже обратной. Дело в том, что твердость, например, песчаника сильно зависит от структуры и текстуры цементирующего вещества, но мало от выкрашивающихся зерен. Напротив, при стирании более мягкий цементирующий карбонат изнашивается быстрее и абразивность определяют высокопрочные зерна кварца. При содержании, например, обломков кварца более 20% абразивность известковистого песчаника превышает даже абразивность кварцита.
В табл. 27 приведена характеристика абразивности некоторых минералов и горных пород.
Таблица 27
 
 
Минералы 
и горные породы
Износ стали 
эталонного кольца см3
Гипс
0,04
Известняк, доломит
0,18-0,27
Халцедон
0,32
Кварц
0,53-0,58
Кварцит
0,60-0,62
Корунд
1,7

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
    механические свойства горных пород в процессе бурения
 
Земная кора сложена главным  образом изверженными и метаморфическими горными породами, на которых прерывистым  покровом лежат осадочные породы. В строении нефтяных и газовых  месторождений принимают участие  только осадочные горные породы. 
Важными признаками строения осадочных горных пород, имеющими существенное значение при их разрушении, являются их структура и текстура. Под структурой горной породы понимаются те ее особенности, которые обусловлены формой, размерами  и характером поверхности образующих их материалов. Большинство осадочных  пород сложено рыхлыми сцементированными  минеральными обломками различных  размеров, имеющими неправильные очертания. Основная структурная особенность  осадочных пород, характеризующая  их механические свойства, структура  цементов, связывающих отдельные  обломки.
Текстура указывает на особенности строения всей породы в  целом и выявляет взаимное пространственное расположение минеральных частиц. Основные особенности текстуры осадочных  пород слоистость, сланцеватость (способность  породы раскалываться по параллельным плоскостям на тонкие пластинки) и пористость (пористостью называется отношение  объема всех пустот к объему всей породы, выраженное в процентах).
По природе сил сцепления  между частицами осадочные породы подразделяются на три основные группы:
    скальные
    связные (пластичные)
    сыпучие

и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.