Основных физико-механические свойства горных пород
Механические свойства горных пород -способность горных пород реагировать на внешнее воздействие.
Основные физико-механические свойства горных пород, влияющие на процесс бурения:
— упругость;
— пластичность;
— прочность (твердость);
— абразивность;
— сплошность.
Упругость — Способность горных пород Изменять форму и объем под влиянием силовых воздействий и полностью восстанавливать первоначальное состояние после устранения воздействий.
Упругие свойства Горных пород характеризуются модулем упругости (модуль Юнга) и коэффициентом Пуассона. Модуль упругости горных пород зависит от их минералогического состава, вида нагружения и величины приложенной нагрузки, от структуры, текстуры и глубины залегания пород, от состава и строения цементирующего вещества, от степени влажности, песчаности и карбонатности пород.
Пластичность — способность горных пород Изменять форму и объем под влиянием силовых воздействий и сохранять остаточные деформации после устранения воздействий.
Разрушению некоторых пород предшествует пластическая деформация. Она начинается, как только напряжения в породе превысят предел упругости. Пластичность зависит от минералогического состава горных пород и уменьшается с увеличением содержания кварца, полевого шпата и некоторых других минералов. Высокими пластическими свойствами обладают глины и некоторые породы, содержащие соли.
Прочность – Способность горной породы сопротивляться механическому разрушению.
Основным показателем прочностных свойств горной породы является Твердость – способность породы сопротивляться внедрению в нее постороннего тела.
Твердость по штампу – местная прочность на вдавливание в образец породы стального штампа, имеющего плоскую опорную поверхность.
По характеру деформации под штампом все осадочные породы поделены на 12 категорий:
Мягкие (категории 1 – 3) М
Средние (категории 4 – 5) С
Твердые (категории 6 – 7) Т
Крепкие (категории 8 – 9) К
Очень крепкие (категории 10 – 12) ОК
Абразивность – способность горной породы изнашивать контактирующий с ней породоразрушающий инструмент в процессе их взаимодействия.
Оценивается по интенсивности износа эталонного образца при взаимодействии с породой.
Среди горных пород наибольшей абразивностью обладают кварцевые и полевошпатовые песчаники и алевролиты (сцементированные обломочные породы с обломочными зернами размером от 0,01 до 0,1 мм).
По показателю абразивности все горные породы поделены на 8 категорий (от малоабразивных до высокоабразивных)
Сплошность характеризует структурное состояние горных пород, которое зависит от внутриструктурных нарушений (трещин, пор, поверхностей рыхлого контакта зерен и т. д.).
Сплошность определяется пористостью горной породы и характеризует возможность передачи внутрь породы давления внешней жидкостной или газовой среды.
Разделяют четыре категории сплошности:
1- породы, внутрь которых может проникнуть исходный глинистый раствор;
2- породы, внутрь которых проникает не только жидкость, но и твердые (глинистые) частицы;
3- породы, внутрь которых передается давление только маловязкой жидкости (типа воды);
4- породы, внутрь которых внешнее гидравлическое давление не передается.
Анизотропность горных пород – неравнозначность их механических свойств в разных направлениях. Анизотропность связана со структурой и с текстурой горных пород.