БУРИМІСТЬ ГІРСЬКИХ ПОРІД - раздел Философия, НАФТОГАЗОВА МЕХАНІКА
Буримість Гірських Порід – Це Їх Здатніст...
Буримістьгірських порід – це їх здатність руйнуватися у вибійних умовах.
Буримість визначається сукупністю геологічних і техніко-технологічних факторів і характеризує витрати часу і коштів на руйнування порід при бурінні свердловин.
Основні геологічні фактори – літологічний склад, механічні властивості, неоднорідність гірських порід і пластовий тиск.
Основні техніко-технологічні фактори – тип бурової установки, спосіб буріння, тип породруйнуючого інструменту, режим буріння, властивості промивальної рідини. Суттєвим є і суб’єктивний фактор – кваліфікація бурової бригади.
Вивчення буримості гірських порід як комплексного показника потрібне для нормування бурових робіт і для розв’язання ряду технологічних задач.
Для оцінки буримості існує багато методів, які можна умовно розділити на дві групи:
1. за механічними і абразивними властивостями;
2. за технологічними показниками.
Перевагою першої групи є її незалежність від техніко-технологічних факторів, що дає змогу порівнювати властивості порід в розрізах різних родовищ, ефективно розповсюджувати позитивний досвід, набутий в різних регіонах тощо.
Проте, використання таких даних без урахування специфіки конкретних умов буріння може стати причиною помилкових висновків.
Оцінка буримості методами другої групи немає цього недоліку, однак має суто місцеве значення і не може використовуватися при зміні умов буріння (наприклад, на інших родовищах, при зміні типу доліт чи способу буріння).
До першої групи показників буримості відносять величини, обернені твердості за штампом, об’ємній енергоємності руйнування, абразивності тощо.
В ІФНТУНГ запропонували оцінювати буримість гірських порід за таким комплексним показником
, (13.1)
де рш – твердість породи за штампом;
кпл – коефіцієнт пластичності;
а – абразивність.
До другої групи належать методи, в яких для оцінки буримості використовують або проходку а долото, або механічну швидкість буріння.
Проходка на долото (кількість метрів свердловини, пробурених одним долотом) є не дуже вдалим показником. По-перше, одним долотом можна розбурювати кілька пластів, з різними властивостями, а сумарна проходка не дасть об’єктивної характеристики буримості порід кожного з пластів. По-друге, для порівняння буримості за проходкою треба використовувати долота одного типорозміру.
З урахуванням того, що розрізи родовищ складені з порід, які дуже відрізняються між собою, для оцінки буримості використовують методи з використанням механічної швидкості буріння. Однак, швидкість буріння протягом одного довбання ( буріння за спуск одного долота) змінюється. Здебільшого на початку довбання (після обкатки долота) механічна швидкість найбільша; потягом довбання вона зменшується і може дійти до нуля.
Однією з пропозицій для оцінки буримості є використовувати початкову механічну швидкість. Але в документації про хід буріння вказують середню механічну швидкість. Тому ряд авторів використовують саме цей показник буріння, хоча його значення може змінюватися залежно від тривалості довбання.
Названі критерії, крім цього, не враховують режимних параметрів. Тому було запропоновано оцінювати буримість за один оберт долота на одиницю осьового навантаження, витратами роботи на одиницю об’єму свердловини, найбільшою механічною швидкістю при оптимальних умовах руйнування.
Є також методи, які ґрунтуються на моделюванні процесу буріння мікродолотами, абразивними кругами тощо. Однак, цей напрям не отримав широкого розповсюдження.
Саме тому в кожній галузі гірничої справи є своя класифікація гірських порід за буримістю.
Незважаючи на відсутність універсального методу оцінки буримості, є загальні закономірності її зміни під впливом факторів, що визначають умови буріння. Їх можна поділити на дві групи: фактори, що не регулюються (природні), і регульовані (технічні і технологічні).
До першої групи відносять: гірський тиск як функція глибини с свердловини, пластовий (поровий) тиск, пористість, тріщинуватість, проникність, фізико-хімічні властивості порід, температура, властивості пластового флюїду.
До регульованих факторів належать: тип породруйнуючого інструменту, спосіб буріння, режимні параметри. До режимних параметрів, що регулюються протягом одного довбання належать навантаження на долото, швидкість його обертання, параметри промивальної рідини (густина, умовна в’язкість, вміст твердої фази, фільтрація), швидкість її руху).
Розглянемо вплив цих параметрів на буримість порід шарошковим долотом.
Вплив навантаження на долото слід розглядати з точки зору контактних тисків при втискуванні долота у вибій. На рис. 13.1 показано залежність механічної швидкості буріння від навантаження при незмінності інших режимних параметрів. На графіку можна умовно виділити чотири зони. Перша зона ( точки 0−1) − це зона лінійної залежності через те, що контактні тиски дуже малі і режим руйнування поверхневий. Для другої зони (точки 1−2) характерна ступенева залежність з показником ступеню більшим за одиницю (Vм зростає швидше, ніж Рд), коли має місце втомний режим руйнування. Починаючи з т.2 (третя зона) контактні тиски стають настільки великими, що відбувається об’ємне руйнування породи.
Щодо четвертої зони, то її називають зоною недостатнього очищення вибою. Зростання механічної швидкості буріння призводить до утворення такої кількості зруйнованої породи, що задана витрата бурового розчину не забезпечує ефективного очищення вибою від шламу, утвореного при попередніх циклах руйнування. Відбувається повторне подрібнення вже зруйнованої породи, дрібні уламки запресовуються між зубцями долота тощо. Все це спочатку сповільнює приріст швидкості буріння, а поті може і знизити її.
Слід відзначити, що виділення зон певних режимів руйнування дуже умовний. Практично при буд-якому навантаженні мають місце усі режими, однак частка того, яким названа кожна із зон, є найбільшою.
Якщо витрату бурового розчину збільшити, умови очищення вибою покращаться і зона об’ємного руйнування ( точки 2 − 3) збільшиться ( точки 3 − 4), однак із подальшим зростанням осьового навантаження швидкість руйнування породи впаде. Із збільшенням швидкості обертання долота зростає кількість ударів зубців шарошкового долота по вибою і кінетична енергія кожного удару. Це є причиною зростання механічної швидкості буріння.
Якщо експеримент повторити при більшій швидкості обертання долота, то відмічені закономірності збережуться, але перехід з однієї зони руйнування в іншу відбудеться при менших осьових навантаженнях ( крива 2, точки 1`−2`−3`) .
Розглянемо експеримент, коли зростає швидкість обертання долота при незмінних інших режимних параметрах (рис 13.2).
Університет нафти і газу... І С Васько... НАФТОГАЗОВА МЕХАНІКА...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
БУРИМІСТЬ ГІРСЬКИХ ПОРІД
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Загальна систематика гірських порід
Гірські породи в залежності від геологічних процесів, в результаті яких вони утворилися, розділяють на три генетичні групи:
- магматичні або вивержені;
- осадові;
Петрографічні особливості будови гірських порід
Властивості порід залежать в першу чергу від їх складу. Раніше відзначалося, що гірські породи складаються з мінералів. Відомо близько 3000 різних мінералів. Однак до складу гірських порід входить
Неоднорідність гірських порід
Анізотропними називають тіла, в яких показники властивостей однакові в паралельних і неоднакові в непаралельних напрямах.
Тіла, що мають однакові показники в
Загальна характеристика пластових флюїдів
До пластових флюїдів відносяться нафта, природний газ та пластова вода.
Нафта − це суміш різних вуглеводневих та не вуглеводневих (гетероатомних) сполук.
Середовищі
Нафта і газ, а також пластові води вміщуються в пустотах і порах так званих порід-колекторів. Приблизно 60% світових запасів вуглеводнів вміщуються у відкладах піщано-алевролітових порід, які назив
Напруження і деформації суцільних середовищ
Суцільне середовище – це гіпотетичне середовище, яке може під дією навантажень як завгодно змінювати свою форму (деформуватись), не втрачаючи при цьому суцільно
Деформації суцільного середовища
Нехай в процесі деформації середовища його точки одержали переміщення u з компонентами ux, uy, uz
Рівняння неперервності
Це рівняння зв’язує густину з характеристиками руху суцільного середовища, що встановлюється на основі закону збереження маси (повна зміна маси у замкненому об’ємі дорівнює нулю)
Рівняння реології
Рівняння реології визначають зв’язок між компонентами тензора напружень та тензорів деформацій і швидкостей деформацій. Рівняння реології отримують, як правило, на основі дослідних даних. Параметри
Рівняння стану
Рух суцільного середовища призводить до зміни параметрів стану ( тиску р і температури Т), що впливає на його фізичні властивості (густину, реологічн
Суцільних середовищ
Включає вибір системи рівнянь та підготовку додаткових умов, яким має задовольняти розв’язок задачі на границях області її визначення. Додаткові умови, які поділяють на початкові
Рівняння теорії пружності
Для незмінних властивостей тіла рівняння теорії пружності включають рівняння руху (5.16), Коші (5.6) та узагальнений закон Гука (5.21). Для квазіпластичних процесів (
Рівняння теорії пластичності
Для незмінних властивостей тіла рівняння теорії пластичності базуються на рівняннях рівноваги (5.33), Коші (5.6) і умови пластичності (рівняння реології).
Для загального випадку навантажен
Теорії міцності
Теорії міцності обґрунтовують можливість використання результатів модельних випробувань матеріалів на міцність при простих видах навантажень у розрахунках на міцність при складному
Основні поняття теорії фільтрації
При бурінні відбувається масообмін між свердловиною і розкритими пластами, кий визначається фільтраційними, дифузійними, осмотичними та іншими процесами. Фільтрація належить до найбільш вагомих про
A – емпіричний коефіцієнт (для пісківa=0,015 –0,018 ).
Закон Дарсі узагальнюють також на випадок багатофазової течії у пористому середовищі. Для цього розповсюджують поняття швидкості фільтрації на окрему фазу vi , як
Гірських порід
Кількість фізичних властивостей гірських порід, що проявляються у взаємодії з іншими об’єктами і явищами матеріального світу, може бути як завгодно великою. Однак, для практики гірничої справи важл
Міцнісні властивості
Міцність – це здатність порід чинити опір руйнуванню під дією прикладених механічних напружень.
Вона характеризується межею міцності при стиску і розтягу, зчепл
В УМОВАХ ПРИРОДНОГО ЗАЛЯГАННЯ
Напружений стан гірських порід в земній корі зумовлений тиском розташованих вище порід і тектонічними процесами.
Розглянемо випадок, коли напружений стан масиву порід зумовлений лише граві
Механізм проявлення гірського тиску
Розкриття масиву гірських порід свердловиною суттєво змінює їх напружений стан, оскільки тиск у свердловині, як правило, менший за боковий тиск порід. Стінки свердловини тривал
Термічні напруження в гірських породах
В загальному випадку температура промивальної рідини, що заповнює свердловину, відрізняється від температури гірських порід, розкритих нею. Охолодження чи нагрівання стінок свердловини спричиняють
Гідродинамічні коливання тиску
Гідродинамічні коливання тиску у свердловині також є причиною зміни напруженого стану гірських порід в приствольній зоні. Тиск у свердловині стає більшим за гідростатичний при роботі бурових насосі
Умови стійкості стінок свердловини
Втрата стійкості і руйнування гірських порід, з яких складені стінки свердловини, є небажаним ускладненням при бурінні. Це може статися у випадку, коли напруження в породі досягнуть граничного стан
Порід на стінках свердловини
Гірські породи в умовах природного залягання, а також при розкритті їх свердловиною взаємодіють головним чином з рідким середовищем.
Механізм дії рідкого середовища на тверді тіла вивчався
Прояв в’язкісних властивостей гірських порід
В’язкісні (реологічні) властивості гірських порід проявляються на великих глибинах. Особливо відчутно їх прояв у глинистих, галоїдних і сірчанокислих породах.
В загальному випадку деформац
Продуктів руйнування
Точка А перетину кривих на рис. 9.1 відповідає розміру частин 0,5 ÷1,0 мм.
В зв’язку з цим Шрейнер Л.А. показав, що у випадку використання закону подіб
Долота з породою
За принципом взаємодії з гірською породою усі механічні породоруйнуючі інструменти для буріння свердловин можна розділити на три класи: ріжуче-сколююючі, дроблячі і дробляче-сколююч
Фізичні явища при руйнуванні гірських порід
Руйнування твердих тіл, в тому числі і гірських порід, відбувається або в результаті відриву (від нормальних розтягуючи напружень), або сколювання, зсуву, зрізу (від дотичних напружень). При розтяг
Напружений стани гірських порід при втискуванні
Розглянуті вище схеми взаємодії елементів озброєння доліт з породою показали, що руйнування породи відбувається послідовним деформуванням окремих ділянок поверхні вибою при одночасній дії нормальни
Втискування сферичного індентора
Деформування порід при втискуванні жорсткого сферичного індентора і плоского циліндричного штампа багато в чому схожі, хоча є і суттєві відмінності.
Втискування інденторів різної форми
Фрезовані зубці шарошкових доліт мають практично плоску прямокутну поверхню контакту. Через складність розв’язку задачі про розподіл тиску під прямокутним штампом, отримано розв’язок для нескінчено
Втискуванні інденторів
Розгляньмо, як руйнується гірська порода при втискуванні різних інденторів.
Як встановлено у 10.4, в процесі втискування плоского індентора в породу граничний стан може бути досягну
Напружень в гірських породах
Із схем взаємодії елементів озброєння з гірською породою (див. розділ 8.1) видно, одночасно з нормальним навантаженням діє і значне дотичне навантаження. Розглянемо, як впливає дотичне навантаження
Класифікація гірських порід
За результатами експериментального дослідження властивостей гірських порід при втискуванні штампа у значну кількість зразків гірських порід було створено кілька класифікаційних шкал
Деформування і руйнування гірських порід
При бурінні свердловин мають місце виключно динамічні процеси. Якщо для опису статичних процесів достатня система рівнянь рівноваги сил і моментів, то для динамічних процесів додатк
Динамічному втискуванні
Величина кінетичної енергії удару для ударника, що вільно падає, дорівнює його потенціальній енергії в крайньому верхньому положенні
Та абразивність гірських порід
Деталі бурових машин і механізмів, буровий і породоруйнівний інструмент в процесі роботи зношується, через що змінюються їх розміри і форма. По досягненню граничної величини зношування ці деталі та
Гірських порід
Абразивність гірської породи, як і будь-який інший показник механічних властивостей, відображає її прояв у конкретних умовах роботи. Зміна цих умов може стати причиною такої суттєвої зміни процесу
При взаємодії з гірською породою
При вивченні абразивного зношування потрібно використовувати моделі процесів і визначати показники абразивності як характеристики цих моделей. Однак, сучасний стан вивченості цього питання не дозво
ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНИХ ДЖЕРЕЛ
1 Спивак А. И. Разрушение горных пород при бурении скважин / А. И. Спивак, А. Н. Попов. - М.: Недра, 1979. − 238 с.
2 Спивак А.И. Механика горных пород / А. И. Спивак. - М.: Недра, 1
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
, (13.1)
через те, що контактні тиски дуже малі і режим руйнування поверхневий. Для другої зони (точки 1−2) характерна ступенева залежність з показником ступеню більшим за одиницю (Vм зростає швидше, ніж Рд), коли має місце втомний режим руйнування. Починаючи з т.2 (третя зона) контактні тиски стають настільки великими, що відбувається об’ємне руйнування породи.
Новости и инфо для студентов