Библиотека

ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ТРЕЩИНОВАТОСТИ, УСТОЙЧИВОСТИ, КЕРНООБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ И ПРОНИЦАЕМОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД (часть 1)

Физико-механические свойства и определяемая ими буримость характеризуют реакцию минерального агрегата горной породы на технологическое воздействие при бурении - интенсивность и характер сопротивления, оказываемого буровому инструменту непосредственно забоем скважины. Однако геологический разрез или разбуриваемый массив обладает рядом существенных технологических свойств, которыми не обладают агрегаты минеральных зерен или их локальные (точечные) скопления и которые проявляются лишь в относительно крупных объемах пород, на более или менее значительных отрезках геологического разреза. С этими свойствами связана возможность развития геолого-технических осложнений, затрудняющих нормальный процесс бурения, необходимость специального крепления или гидроизоляции стенок скважин, необходимость применения специальных средств обеспечения полноты вещественного опробования.

Указанные свойства взаимосвязаны между собой и имеют общую природу в нарушении естественной монолитности пород горного массива - характер нарушения монолитности (рассечение массива трещинами, наличие пустот карстовых каналов и каверн, а также отсутствие механической связи между частицами породы) определяет технологические задачи и специальные технологические меры.

Совокупность трещин, разбивающих массив горных пород именуется трещиноватостью. Степень трещиноватости вместе с другими тектоническими и горно-геологическими нарушениями характеризует структуру массива пород, его пространственную неоднородность, анизотропность свойств, влияет на прочность и устойчивость, водопроницаемость, влагоемкость отдельных интервалов разреза.

Количественной мерой степени трещиноватости выбирают показатели, выражающие густоту расположения и размеры отдельных трещин:

• линейные (число и суммарная длина пересечения трещин на единицу длины скважины);
• распределения по площади (число, размеры и раскрытость трещин на единицу площади стенки скважины);
• объемные (число, площадь стенок и объем трещин на единицу объема околоскважинного пространства).

По исследованиям, выполненным во Всесоюзном научно-исследовательском институте методики и техники разведки (ВИТР, Россия), наиболее полно трещиноватость проявляется в бурении через степень раздробленности керна на столбики и обломки.

Поэтому трещиноватость пород целесообразно рассматривать не абстрактно, как таковую, а через способность горных пород образовывать в процессе бурения керн. Показателем раздробленности керна может служить величина удельной кусковатости К_у: число кусков, обломков или столбиков керна на 1 м углубления скважины или на 1 м керна. Чем выше выход керна, тем достовернее оценка трещиноватости пород по удельной кусковатости керна.

Для более точной оценки степени трещиноватости используют еще один критерий, определяемый числом трещин, встречаемых коронкой за один оборот и углом встречи плоскости трещин с осью скважины (W). Однако такая оценка требует сложных аппаратурных исследований и в повседневной технологической практике не применяется. На основании
указанных критериев, производственного опыта и опытно-методических исследований составлена единая классификация горных пород по степени трещиноватости и трудности получения керна (табл. 3.5).

Tаблица 3.5

Со степенью трещиноватости и трудностью отбора керна связано такое важное свойство горных пород в геологическом разрезе, как устойчивость - способность сохранять целостными стенки скважины при воздействии горного давления и разрушающих факторов процесса бурения. Оценка устойчивости необходима при проектировании конструкций скважин и выборе способов крепления их стенок, а также при разработке мер профилактики и устранения осложнений и аварий. ВИТРом предложена технологическая классификация горных пород по устойчивости, увязанная с характеристиками трещиноватости, буримости и типом сцепления частиц (табл. 3.6).

Tаблица 3.6

"Разведочное бурение" / А.Г. Калинин, О.В. Ошкордин, В.М. Питерский, Н.В. Соловьев, "Недра" М 2000

Вернуться в списку статей