Давление в горных породах и пластах

Горное (геостатическое) давление Рг (Па) - давление, создаваемое весом толщи залегающих над месторождением пород; закономерно увеличивается только до 6000 - 7000м, более этой глубины оно уменьшается.

При бурении скважин на суше


где ρ n - объемная плотность вышележащих горных пород; g - ускоре­ние свободного падения, м/с2 ( g = 9,81 м/с2).

 

где Пi  - пористость слоя породы, доли единицы; ρTi - плотность твер­дой фазы породы, кг/м3; /, - толщина слоя той же породы; ρж - плотность жидкости в порах породы, кг/м3      li - глубина рассматриваемой точки породы от дневной поверхности.

Средний градиент горного давления составляет 0,023 МПа на 1 м мощности геологического разреза при плотности пород 2300 кг/м3.

Современные исследования опровергают закон, по которому пла­стовое давление с глубиной изменяется по закону гидростатики. Уста­новлено, что пластовое давление только до глубины 1000 2000 м. следует закону гидростатики. Пластовое давление с глубиной прибли­жается к геостатическому давлению. Благодаря этому породы на больших глубинах сохраняют пористость, проницаемость и находятся в разуплотненном состоянии. Это было убедительно доказано и буре­нием глубинной скважины СГ-3 на Кольском полуострове.

При бурении скважин в море

 

 

где Нм - глубина моря; рмв - средняя плотность морской воды.

где р n - объемная плотность вышележащих горных пород; g - ускоре­ние свободного падения, м/с2 ( g = 9,81 м/с2).

Боковое давление Рб (Па) - радиальное упругое напряжение в горной породе

где μ - динамическая вязкость жидкости, Па*с.

При ξ = 1 величина Рг имеет максимальное значение. Величина ξ приближается к 1 в толщах глинистых и других высокопластичных пород на сравнительно небольшой глубине.

Поровое давление Рпор (МПа) - давление жидкости в поровом пространстве пород. Используют для характеристики давления жидко­сти в порах глинистых и других, практически непроницаемых пород.


Пластовое давление Рпл (МПа) - давление жидкости в проницае­мой породе, т.е. Рпор в том частном случае, когда поры сообщаются друг с другом. В нормальных условиях на глубине Н давление флюи­дов приблизительно равно гидростатическому давлению столба воды Рв (в МПа) плотностью рИ = 1000 кг/м3 от кровли пласта до поверхности.

Формулой (2.21) можно пользоваться при разведочном бурении на малоизученных площадях, когда нет возможности установить дей­ствительную величину Рвл по динамическому уровню жидкости в скважине, поскольку последние еще не пробурены.


Для характеристики геологических условий бурения используется понятие относительного пластового давления Р'пл = Рал/ Рв, называе­мого также коэффициентом аномальности пластового давления

В нормальных условиях ka ~ 1. Если ка > 1,2, то имеется АВПД. При увеличении L вероятность встречи с АВПД возрастает. Значения ка  < 0,8 характеризуют АНПД




Устойчивость горных пород

В глубоких скважинах, разрезы которых представлены мощными толщами глинистых формаций (глины, аргиллиты, алевролиты, мерге­ли и глинистые сланцы), важное значение приобретает устойчивость пород. Бурение таких пород сопровождается образованием каверн, сужением ствола скважины, прихватами и сложностью сохранения керна.

Классификация пород по степени устойчивости приведена в табл. 2.12

 

Таблица 2.12

Степень устойчивости Горные породы Связь между зернами
Весьма неустойчивые Рыхлые (пески, гравий, галечник) Отсутствует
(' изменяющейся устойчивостью Плотные невысокой прочности, рас­творяемые или размываемые буро­вым раствором (глинистые породы, каменная соль) Сложная (исче­зающая при на­сыщении водой)
( лабоустойчивые Скальные, но раздробленные; сбрек- чированные (сцементированные брекчией или конгломератом, сла­бые песчаники, сланцы и угли Недостаточно прочная
Устойчивые Породы высокой или средней твер­дости, монолитные или слаботрещи­новатые, не размываемые буровым раствором (граниты, диориты, ба­зальты, кварциты, песчаники и т.д) Прочная

Контрольные вопросы к разделу 2.

1. Назовите основоположников механики разрушения горных пород.

2. Основные понятия механики разрушения горных пород.

3.Основные физико-механические свойства горных пород.

4. Классификация горных пород по крепости и буримости.

5. Физическое понятие о давлениях в горных породах и продуктив­ных пластах.

6. Об устойчивости горных пород.

 

Дата: 2019-02-19, просмотров: 289.