Сланцевые отложения и осадочные породы.

Осадочные породы состоят из материалов, которые отлагались в течение длительного геологического времени в осадочных бассейнах. Осадочные породы могут быть разделены на две главные группы : обломочные (кластические) ( выражаемые словами CLASS-tick) и необломочные. Необломочные осадочные породы включают органические осадки, такие как уголь и химические осадки, такие как соль. По определению , обломочные осадочные породы содержат главным образом частицы , которые разрушаются в одном месте на земной поверхности, транспортируются в другое место и там осаждаются как осадок. Транспортирующим агентом для обломочных осадочных пород может выступать вода, лёд, ветер или гравитация.

Обломочные осадочные породы в дальнейшем классифицировали, следуя размерам частиц, из которых эти отложения формировались. Важнейшие классы по размерам осаждавшихся частиц и соответственно типов пород : гравий/ конгломераты, пески/песчаники, ил / алеролиты(алевриты), и глины/глинистые сланцы ( см. таблицу 1 в главе «Контроль твёрдой фазы»)

Пласты обломочных осадочных пород могут быть разделены на две важнейшие группы по фазам формирования: собственно седиментация и диагенезис ( называемый DIE-ah GENESIS)/

Седиментация – это процесс, который имеет место на поверхности Земли и позволяет частицам и зёрнам аккумулироваться в осадок. (см. рис.2 в главе «Прогноз давления»). Например, в пределах группы частиц, транспортируемых текущей водой , замедление скорости течения позволяет большим частицам оседать в транспортируемой массе. Впадение потока или реки в большие водоёмы такие как озеро, залив или океан в конечном счёте позволяет всем транспортируемым частицам осаждаться с аккумуляцией грубодисперсной фракции поблизости от устья и оседанием тонкодисперсной фракции вдали от устья .

Обычно реки и потоки приносят песок , ил и глину в осадочный бассейн. Седиментационные процессы имеют тенденцию сортировать эти частицы так, что песок оседает в одном месте, ил в другой и глина в третьей области. По мере того как бассейн заполняется , и уровень воды в седиментационном бассейне или расположение устья реки меняется, меняется и места оседания песка , ила и глин.. Эти изменения в локализации накопления осадков песка, ила и глин имеют место длительное время, и вертикальный участок в некотором одном месте отражает историю предыдущего осадкообразования в том месте и может быть разделён на слои песка, ила и глины. Как общее правило, процессы седиментации определяют размер зерна осадка как конкретной скважины, так и определённые особенности, которые могут быть представлены в осадке, такие , как плоскости напластования.

Диагенезис включает в себя все процессы, которые изменяют осадок после его образования. Эти процессы включают консолидацию, растворение некоторых минералов , выпадение в осадок других минералов и изменения состава определённых минералов. Диагенезис изменяет осадки песка, ила и глины в песчаник, алевролит и аргиллит . Диагенезис начинается сразу же после образования осадка , когда под собственным весом выпавший осадок начинает консолидироваться и вытеснять воду из осадка за пределы поверхности седиментации. Диагенезис продолжается, как только осадок погружается более глубоко, и вызванные температурой изменения имеют место в определённых минералах. Вода начинает выдавливаться из более глубоко погружённого осадка, проходя через него и вызывая растворение некоторых минералов и вызывая выпадение в осадок некоторых других . Часто минералы выпадают в осадок в песках, иле и глинах , связывая выпавшие зёрна вместе и действуя как цементирующий агент, давая осадочную породу более твёрдой природы. По мере того как процесс диагенезиса протекает во времени при температуре и давлении, изменения в осадке становятся всё больше и больше , и в итоге классифицируясь в метаморфический процесс.

Это важно сохранить в уме, что все осадочные породы , которые разбуриваются, являются результатом как осаждения , так и диагенетических процессов.

Глинистые сланцы – это обломочные осадочные породы , состоящие преимущественно из частиц , которые относятся к классу размера глин ( в среднем меньше чем 4 мкм). Для понимания природы осадков глин и сланцев , важно понять , что термин «глина» имеет два определения. Одно определение глин опирается на размерный класс оседающих частиц. Другое определение относится к классу минералов , известных как глинистые минералы. Как общее правило, глинистые минералы встречаются в виде частиц , которые выпадают в пределах класса глинистых частиц по размеру, но другие неглинистые минералы такие, как кварц и полевой шпат, могут также встречаться в виде частиц достаточно малых, чтобы быть классифицированными как глины, с точки зрения размера частиц. Глина – осадок, и глинистые сланцы – порода,. состоящая из частиц класса глин.

В бурении на нефть и газ, большинство ( но не все) разбуриваемых глинистых или аргиллитовых пластов сформировались как осадочные в морских бассейнах. Частицы , составляющие аргиллиты или глины . были первоначально вымыты за счёт эррозии из ланшафтных массивов и транспортированы в море реками. Природа и состав частиц, поступающих в седиментационный бассейн , зависят отчасти от состава пород и грунта , эрродирующих в ландшафтных массивах , которые выступают как источник для осадка. Различие в физических особенностях местности в этих поставляющих областях - одна из причин , по которой могут отличаться сланцы в различных осадочных бассейнах. Например, почвы умеренного климата обычно содержат больше смектита чем каолинитовых глинистых минералов, и осаждающиеся частицы , вымытые из этих умеренно-климатических почв, содержат меньше каолинита чем смектита. В тропических почвах, больше подверженных выщелачиванию кремния, и почвы обычно содержат больше каолинита, чем смектита.

Причина того, что глины аккумулируются в осадок вместо песка или ила , почти всегда относится к скорости течения воды, содержащей взвешенную глину. В воде, текущей с некоторой существенной скоростью или турбулентностью, частицы с размером глин остаются во взвешенном состоянии. В спокойной воде с маленькой скоростью течения или вообще с его отсутствием (или турбулентности), частицы с размером глин могут осаждаться и аккумулироваться. Эти условия спокойной воды могут иметь место ниже подошвы волн ( дно волн на водной поверхности) и в заливах или лагунах. Добавочные не морские участки глинистых отложений могут включать озёра и равнинные реки со спокойным течением.

Имеются две особенности морских отложений глин, которые могут иметь значение: флокуляция и биотурбация. Флокуляция частиц размера глин может иметь место , когда диспергированные глины, транспортируемые пресной водой, впадают в солёную морскую среду. Имеет ли место флокуляция, может зависеть от таких факторов как природа и количество глин, присутствующих в воде .Когда имеет место флокуляция, частицы размера глин агрегируют в более крупные частицы , которые более легко осаждаются , чем диспергированные глины. Сфлокулированный глинистый материал часто седиментируют вместе со значительными количествами частиц кварца и полевого шпата размера ила. В результате осадок илистых глин такой , что имеет структуру до некоторой степени проницаемого «карточного домика». Одно реальное последствие флокуляции таково, что более морские глинистые осадки и пласты сланцев осаждённых из моря содержат существенные количества кварцевых зёрен размера ила.

Биотурбация - нарушение структуры осадка за счёт жизнедеятельности организмов, которые находятся в осадке. Организмы, включающие моллюсков и червей, получают питательные вещества , усваивая осадок. Эта биотурбация разрушает или модифицирует первоначальную структуру осадка и , в некоторых случаях, может гранулировать осадок. Гранулированный осадок может иметь более высокую проницаемость, чем глины, которые не были гранулированы. Несмотря на то, что более морские отложения сланцев не гранулированы, процессы биотурбации скрывают (затеняют) или разрушают ламинарную или тонкодисперсного напластования структуру более морских осадков глин.

Один тип сланцев , который не подвержен биотурбации, это углистые сланцы, сланцы с высоким содержанием органики. Углистые сланцы осаждались на кислород-истощённых поверхности ( как это имеет место в определённых лагунах) , которые предотвращают окисление органического материала. Углистые сланцы обычно представлены ламинарными структурами, и сланцы могут легко расщепляться вдоль этих слоёв.

Глинистые осадки резко видоизменяются при диагенезисе. На дне океана глинистые осадки часто называют грязью , потому что они испытывают недостаток степени сцепления . В первоначальном стадии консолидации глинистые осадки становятся несколько крепче и плотнее, но до некоторых пор легко диспергируют в воде и в растворах на водной основе. По мере продолжения простой консолидации глины могут становиться менее проницаемыми и могут развивать способность к созданию ловушек давления. Консолидация глинистых осадков - один из механизмов генерации горного давления. С большей глубиной погружения и увеличивающейся температурой начинаются минералогические изменения в глинистых отложениях . Глинистые отложения могут сохранять пластичный и резиноподобный характер или они могут превращаться в лучше сцементированные, более твёрдые и хрупкие сланцы. Имеются два типа диагенетических минералогических изменений , которые видоизменяют природу глинистых осадков и сланцев: (1) превращение смектитовых глинистых минералов в смешанно-слоистые иллито-смектиты и (2) осаждение минеральных цементов.

Превращение смектитов в иллито-смектитовые глины приводит в результате к тому, что глинистые минералы в глинистых отложениях становятся менее химически активными. В пределах геологического времени ( порядка миллиона лет или больше) при температурах приближающихся к 200 ⁰ Ф (80 ⁰С) по меньшей мере часть смектитовых глин в глинистых отложениях становится химически нестабильной. Они видоизменяются в смешанно-слоистые иллито-смектитовые минералы. С увеличением температуры свыше 200⁰ Ф и увеличением геологического возраста , эти смешанно-слоистые минералы становятся более иллитистыми по природе. Отложения сланцев геологически старые ( Палеозойский возраст – старше чем 250 миллионов лет) редко содержат существенные количества смектитовых глин. Как общее правило, чем глубже, горячее и старше сланцы, тем меньше химическая активность в сравнении с более молодыми , прохладными и мелководными глинистыми отложениями.

Другой фактор – осаждение минеральных цементов, которые придают сланцам их прочность и хрупкий характер. Некоторые сланцевые отложения цементируются карбонатными цементами такими, как карбонат кальция или доломит , и этот карбонатный цемент обычно придаёт как прочность , так и механическую долговечность. Карбонатная цементация , однако, распространена намного меньше в сланцах, чем силикатная цементация. Силикат или двоокись кремния SiO₂ , - это продукт превращения смектита в иллит , обсуждённый выше. Силикатная цементация делает сланцы хрупкими. Количество силикатного цемента в сланцах может варьироваться . Частичная цементация сланцев делает сланцы хрупкими , но слабыми и способными к диспергированию, в то время как увеличенные количества силикатного цемента могут произвести сланцевую хрупкость, но уже склонную к обрушению. Способность жидкости или их фильтратов проникать в сцементированный сланец проявляется как важнейший фактор в их стабильности, когда они подвергаются воздействию буровых растворов. Отложения, которые позволяют проникать воде в вовнутрь сланцев , становятся причиной развития в глинистых материалах сланцев давлений набухания, которые могут разрушить как отдельно цементирующие мостики, так и сланцы вместе с ними.

Имеется несколько типов сланцеподобных отложений , которые выделяются из ряда морских и неморских сланцев , обсуждённых выше. Один из них – это вулканический туф. Хотя вулканический туф и не осадочная порода, подушки вулканического туфа могут иметь место в последовательности материалов осадочных пород. Туф накапливается при извержении вулканического пепла. Вулканический пепел, когда он выпадает на поверхность океана или выпадает в водоёме, преимущественно представлен силикатным стеклом. В рамках геологического времени это вулканическое стекло является химически нестабильным, и оно кристаллизуется в форме глинистых минералов. Подушка видоизменённого вулканического пепла иногда называют бентонитовой подушкой. Вайомингский бентонит добывают из отложений видоизменённого вулканического пепла. Геологически важные отложения вулканического пепла включают The Balder Tuff в Северном море и различные отложения туфов в Индонезии.

Вследствие широкого диапазона свойств отложений сланцев в различных регионах мира , технологии и растворы для бурения сланцев и проблемы стабильности, которые работают в одной области, могут не всегда работать в других областях.

Отложения сланцев легко идентифицировать , используя , как правило, гамма –каротажные измерения. Этот зонд измеряет природное гамма излучение , испускаемое пластами при их разбуривании. Гамма излучение возникает при распаде изотопа калия с атомным весом 40 и при распаде атомов в урановой и ториевой сериях элементов. Незначительные количества тория присутствуют в глинистых минералах , и калий всеобщий компонент сланцев. Обычно замеры гамма излучения регистрируется в крайней левой колонке электрических измерений. Когда линия гамма излучения отклоняется вправо , это указывает на отложения сланцев. Отклонение влево указывает на отложения песка или известняка.

Описание шлама – ценнейший источник информации для местного инженера по буровым растворам, когда он пытается реконструировать литологическую последовательность разбуриваемых отложений. Ежедневные рапорта по замерам дают распределение ( в процентах матричной породы) каждого образца , взятого с конкретной глубины. Эти описания шлама могут помочь предвидеть известные проблемные отложения и оценить активность и относительную стабильность определённых пластов. Таблица 1 регистрирует стандартные геологические коды и описания , которые используют в рапортах описаниях шлама как всей скважины, так и размеров зёрен отдельных типов осадочных пород.

Сланцы, песчаники и известняки составляют подавляющее большинство осадочных пород , по большей части , содержащих несколько процентов других типов пород. В большинстве нефтяных и газовых бассейнов , сланцы составляют от 50 до 75 % разбуриваемых пород. Приблизительное процентное содержание сланцев, песчаников и известняка в некоторых регионах показано в табл.2.

Различные типы пород имеют определимые характеристики и сходные проблемы бурения. Таблица 3 представляет некоторые из различных характеристик типов пород.

Бассейн	Глинистые сланцы (%)	Песчаник ( %)	Известняк (%)
Мексиканский залив
Пермский бассейн
Тринидад			-

Таблица 2. Относительное распределение типов пород для нескольких регионов ( по Amoco TRUE handbook)

Тип породы	Аббреви- Атура	Символ	Размер зерна	Описание
Сланцы и аргиллиты	Sh CLst		<4 мкм	Породы, формирующиеся из скоплений глинистых минералов и частиц размера ила. Усилия сжатия: Sh: 4000 –10000 фунт/кв.дюйм
Мергель	Mrl		< 4 мкм	Породы, формирующиеся из скоплений глинистых минералов и кальцита (карбоната кальция)
Алевролит	SLst		4 – 60 мкм	Породы, сформированные скоплением ила и кварца размера песка.
Песчаник унт	Sst		60-2000 мкм	Напряжения сжаьтия: Sst: 5000 –15000 фунт/кв.дюйм.
Брекчии (конгломерат)	Cgl		> 2000 мкм	Породы, сформированные скоплениями гравия, кальки и камней .
Известняк	Ls		Осаждённые породы	Породы, образованные химическим осаждением кальцита (карбоната кальция) и доломита ( карбонат кальция- магния)
Доломит и мел	Dol Chk			Напряжения сжатия: Ls: 6000- 15000 ф/кв.дюйм
Кремнистый известняк	Cht			Dol: 24000 ф/кв.дюйм Chk: 6000 ф/кв.дюйм Cht: 83000 ф/кв.дюйм
Гипс и Ангидрит	Gyp Anhy		Упаренные отложения	Породы, образовавшиеся за счёт осаждения при испарении воды.
Соль	Sa
Фундамент	Bm		Извержённые породы	Вулканические породы сформированные при охлаждении расплавленной магмы.
Вулканические отложения	Volc
Разломы	Flt			Обширный геологический разрыв и замещение пород вдоль разломов.
Нефть	O		Пластовые жидкости	Нефть ( 5-7 фунт/галлон.)
Газ	G			Природный газ
Вода	Wtr			Вода или рассол ( 8,3 – 11,7 ф/гал.)

Таблица 1. Типы пород , коды каротажа шлама и описание ( по Amoco TRUE handbook)

Тип породы	Подразделение	Характеристика
Сланцы	Мягкий (пластичный)	§ Вообще имеет место на наиболее мелководных глубинах (10000 фут) § Мягкий и пластичный вследствие высокой пористости (15-60%) и высокого содержания воды (25-70%) § Давление гидроразрыва приблизительно такое-же как давление впрыскивания § Пластичная текстура позволяет залечивать разрыв пласта до первоначального напряжения. § МБТ –20-40 мг/100 г) § Смектитовые и иллитовые глины. § Ассоциируются со свабированием, поглощениями, размывом ствола, заполнение ствола породой
Твёрдый (хрупкий)	§ Как правило , имеет место на больших глубинах (более 10000 фут) § Твёрдые и хрупкие вследствие низкой пористости(4-15%) и и низкого содержания воды (3-10%) § Давление гидроразрыва выше чем давление инжекции § МБТ 3-10 мг/100 г. § Иллитовые, каолинитовые и хлориовые глины. § Хрупкая структура предотвращает залечивание разрыва пласта § Ассоциируется с засыпанием ствола и образованием пробок.
Песчаник	Неконсолидированный	§ Как правило встречаются в поверхностных участках ствола ( до 5000 футов. § Высокая пористость ( более 25%. § Высокая проницаемость (более 2 Дарси) § Ассоциируются с потерями циркуляции, размывом ствола и засыпанием ствола.
Консолидированный	§ Встречаются большей частью на средних глубинах (более 5000 футов) § Пористость в диапазоне 1-25%. § Проницаемость в диапазоне 10 мД – 2 Дарси § Ассоциируются с дифференциальными прихватами и сужением ствола при высокой абразивности.
Известняк доломит	Мягкий (мел)	§ Низкое напряжение сжатия \ § Высокая пористость ( примерно 40%) § Проницаемость в диапазоне ( 10 мД – 2 Дарси) § Мел(карбонат кальция) диспергирует в пресных растворах § Ассоциируется с размывом ствола и кальциевым загрязнением раствора
Твёрдый	§ Высокое напряжение сжатия § Обычно разрывается под действием природных сил § Высокая пористость ( 20-40%) § Проницаемость в диапазоне 500 мД – 4 Дарси. § Ассоциируется с засыпанием ствола , образованием пробок, дифференциальные прихваты и потерей циркуляции.

Таблица 3: Относительные характеристики осадочных пород (по Amoco TRUE handbook)

Химия глин.

С седиментационной точки зрения глины были определены как частицы с размером определённой длительности оседания, но с химической и минералогической точек зрения термин глина относится к специфическим глинистым минералам. Эти глинистые минералы -это материалы с кристаллической слоистой структурой двуокиси кремния и оксида алюминия. Как правило, глинистые минералы , находимые в сланцах, - это смектит, иллит, хлорит и каолинит. Эти минералы встречаются как мельчайшие кристаллические частицы , которые выпадают в пределах диапазона размеров глин. Анализы типов глинистых минералов, присутствующих в сланцах, выполняются методами рентгеновской дифракции.

Глинистые минералы обладают способностью адсорбировать воду и катионы на своей поверхности. Как отмечено выше, глинистые минералы имеют частицы малого размера и слоистую, или подобную тетради структуру. Это придаёт глинистым минералам большую удельную поверхность ( удельная поверхность равна всей поверхности, отнесённой к грамму материала.) Иллиты, хлориты и каолиниты - это мельчайшие кристаллики , которые адсорбируют воду и катионы на своей внешней поверхности. Смектит, в добавок к адсорбции воды и катионов на внешней поверхности, адсорбирует воду и катионы поверхностью между слоями в его кристаллической структуре. Способность смектита адсорбировать воду намного больше, чем у других глинистых минералов.

Способность адсорбировать воду, способность глин обменивать катионы и удельная поверхность глин – это тесно связанные явления, которые иногда определяют как коллигативные свойства глин. Эти коллигативные свойства - фундаментальные меры активности глин. Так как катионообменная ёмкость легко измеряется, это практический метод оценки активности глин и сланцев. Катионообменная ёмкость сухой глины может быть измерена с помощью титрования метиленовой синью. Стандартная единица для записи катионообменной ёмкости сухой глины – миллиграмм- эквивалент ( мг-экв) на 100 г. сухой глины. Когда для измерения катионообменной ёмкости используется 0,01 N раствор метиленовой сини, то количество миллитров раствора метиленовой сини, необходимых для достижения конечной точки эквивалентно мг-экв /100 г. Диапазоны изменения катионообменной ёмкости для чистых глинистых минералов такие:

Глина	Катионо Обменная Ёмкость мг-экв /100 г.
Смектит	80-150
Иллит	10-40
Хлорит	10-40
Каолинит	3-10

Смектит несомненно значительно активней, чем другие глинистые минералы. Сланцы, содержащие смектит, более чувствительны к воде и больше гидратируются. Сланцы, содержащие другие глинистые минералы , имеют меньшую способность гидратироваться, но тем не менее могут быть чувствительны к воде.. Большинство сланцев содержат несколько типов глин в различных количествах. Активность сланцев зависит от типов и количества глинистых минералов, присутствующих в сланце. Часто катионообменная ёмкость наилучший параметр для характеристики глины, чем минералогический анализ следующий из рентгеноструктурного анализа.

Кристаллические структуры иллита и смектита подобны повторяющейся трёхслойной структурной единице , составленной из алюмооксидного листа , расположенного по принципу съэндвича между двумя кремнийоксидными слоями.. В смектите, имеется слой адсорбированных ионов и воды между трёхслойными структурными единицами, составляющими кристалл. В иллите имеется слой ионов калия, но нет воды между трёхслойными структурными единицами. В добавок, иллит имеет значительное замещение алюминиевыми атомами для атомов кремния в кремниевых слоях , а смектит –нет. Атомы калия в иллитовой структуре не обменоспособны , а представляют собой неподвижную часть кристаллической структуры: только ионы на внешней поверхности иллита обменоспособны. В смектите ионы между слоями обменоспособны и могут состоять из натрия, кальция, магния или калия ( заметим, что обменоспособный калий смектита не такой как в иллите.)

Как отмечалось при обсуждении диагенезиса , смектитовые и иллитовые глины часто встречаются как смешанно-слоистые минералы. В смешанно-слоистых минералах некоторые слои содержат способные к обмену ионы и воду , в то время . как другие слои «коллапсируют» при помощи атомов калия между слоями.. Большинство смектита и иллита присутствуют в морских отложениях и осадочные породы встречаются как смешанно-слоистые глины. Многие старые специалисты и другие, вовлечённые в процесс бурения, используют термины монтмориллонит или бентонит вместо термина смектит для обозначения глины, которая содержит воду в своей слоистой структуре. Эта ситуация проистекает из-за того, что специалисты, которые исследуют глины, совершенствуют номенклатуру, применяемую к глинистым материалам, в течение многих лет и продолжают совершенствовать или переопределять термины как только выявляются дополнительные детали о природе глинистых материалов. Чтобы помочь с номенклатурой, предлагаются следующие определения:

§ Смектит – группа глинистых минералов , имеющих сэндвичеобразную структуру, обсуждённую выше, и содержащих воду между алюмосиликатными слоями. Эта группа минералов включает монтмориллонит, гекторит, сапонит, нонтронит и несколько других специфических минералов.

§ Иллит – специфический глинистый минерал с алюмосиликатной структурой подобной смектиту, но без межслоевой воды. Специалисты не подразделяют ещё иллит в отдельную группу минералов, но некоторые ,вероятно, продолжают работать над этим.

§ Монтмориллонит – вообще-то минерал, принадлежащий к группе смектита. Большинство смектитовых глин в отложениях Мексиканского залива (США) действительно являются монтмориллонитами. Это может быть неверно по отношению к другим осадочным бассейнам.

§ Бентонит - геологически, бентонит – это отложения видоизменённого вулканического пепла. В торговле , термин бентонит используется для коммерческого обозначения натриевого монтмориллонита , который используется как добавка для буровых растворов. Бентонитовые глины, добываемые в Вайоминге , действительно получают из геологического бентонитового пласта, но бентонитовые глины , добываемые в других регионах мира, могут быть из других типов геологических отложений.

§ Хлоритовые глинистые минералы по активности подобны иллитовым глинам. Хлориты – группа особых глинистых минералов . Вообще, хлоритовые минералы содержат слой глинозёма, расположенного сэндвичеобразно между двумя слоями кремнезёма и слой оксида магния или железа. Хлорит не содержит межслоевой воды. Некоторые более старые сланцевые породы , которые испытали высокую степень диагенезиса , содержат только хлорит и иллит как глинистые компоненты.. Большинство этих сланцев относительно неактивны, но некоторые из них могут гидратироваться и осыпаться.

§ Каолинитовая глина менее активна, чем другие глинистые минералы. Их базовая структура состоит из чередующихся слоёв кремнезёма и глинозёма. Размер кристаллов каолинита обычно больше, чем размер кристаллов смектита или иллита , и он имеет намного меньшую удельную поверхность , катионообменную ёмкость и способность адсорбировать воду. Каолинитовая глина может диспергировать в буровых растворах на водной основе.

Типы глин, присутствующих в породе пласта, определяют , используя рентгено- дифракционный анализ. Рентгеноструктурный анализ измеряет расстояние между плоскостями атомов кристаллической решётки вещества. Для распространённых типов глин , следующая таблица даёт толщину единичных слоёв в ангстремах ( А^о или 10^-8см):

Глина	Толщина слоя (Ао)
Натрий-смектит
Калий-смектит
Кальций-смектит
Смектит, обработанный этиленгликолем
Хлорит
Иллит
Каолинит

Следует заметить , что толщина слоя смектитовых глин зависит от типа иона. Один из классических методов идентификации смектита , если имеются некоторые сомнения в его присутствии , обработка глины этиленгликолем и определение после этого толщины слоя, которое должно достичь величины 17 ангстрем.

Обратитесь к главе « Химия глин» для дополнительной информации по механизмам, включённым в основу изменения и набухания глин или диспергирования.

Напряжения Земной коры.

Это важно для понимания отношения напряжений земной коры для оценки нестабильности ствола скважины. Горное давление, поровое давление и тектонические силы , описанные ниже , все вносят свой вклад в нестабильность, которая имеет место, когда ствол бурится в подземных условиях.

Горное давление.

Горная нагрузка – это объём и вес всех пластов и жидкостей выше данного пласта. Общее напряжение, устанавливающееся при горной нагрузке, которой подвергается подземный пласт, называется геостатическим, литостатическим или общим горным давлением.(Р_о). Оно может быть рассчитано из следующего выражения:

Р_о = ρ х Н_в,

Где ρ – средневзвешенная плотность отложений,

Н_в – общая глубина залегания пласта по вертикали.

Горное давление (Р_о) эквивалентно общему давлению из веса отложений Р_от плюс давления от веса жидкостей Р_ж, , которое существует над отдельным пластом и которое должно быть поддерживаемо пластом или Р_о = Р_от + Р _ж. Для английских единиц горное давление может быть рассчитано при помощи следующего уравнения:

Р_о (ф/кв.дюйм) = 0,052 х ρ( фунт/гал) х Н_в (фут)

Где фактор пересчёта единиц 0,052 – это 12 дюймов/фут – 231 дюйм³/гал.

Отношение давление /глубина как правило, упоминается как термин «градиент», который есть не что иное , как давление , делённое на глубину. Градиент горного давления (Р_ог) может быть рассчитан так :

Р_ог фунт/кв.дюйм/фут = 0,052 х ρ( фунт/гал)

Так как средневзвешенные плотности отложений меняются в зависимости от расположения и глубины залегания, вследствие уплотнения, средневзвешенную плотность обычно берут как 144 фунт /куб фут (19,25 фунт/гал или 2,3 г/см³, поэтому геостатический или градиент горного давления равен 1 фунт/кв.дюйм/фут (0,23 кг/см²,м).

Средневзвешенные плотности отложений более точно получают из замеров плотности пород. Эти измерения не всегда доступны, но градиент может быть рассчитан. Средний геостатический градиент проектируемый для глубин в Мексиканском заливе ближе к 0,83 ф/кв.дюйм/фут ( около 16 фунт /гал) ближе к поверхности, и 1,0 ф/кв\дюйм/фут ( около 20 фунт/гал) ближе к глубине 20000 фут.) Если градиент горного давления не известен, принимается, что он равен 1 фунт/кв\дюйм/фут или используется известные величины по ближайшим скважинам..