Оценка механических свойств горных пород геологического разреза

Для выбора типа долота необходимо знание механических свойств горных пород, прежде всего твёрдости и абразивности. Эти свойства могут быть определены по следующим характеристикам пород геологического разреза [3]:

- литолого-петрографическая характеристика, включающая литотип, структурное состояние породы, состав цемента, наличие включений обломочного и кремниевого состава, степень нарушенности массива пород;

- геолого-геофизическая характеристика пород со средними значениями плотности , определяемыми по диаграммам гамма-гамма-каротажа.

В первом случае для классификации геологического разреза по твёрдости и абразивности необходимо использовать таблицу 4, разработанную в ВНИИБТ и построенную на основе анализа и обобщения большого объёма информации [4,5].

Таблица 5 - Соответствие классификационных показателей горных

пород их геолого-петрографической характеристике

Порода	Степень уплотнения породы	Наличие алевро-песчанистого материала	Наличие кремниевых и железистых стяжений	Степень трещиноватости	Категория твёрдости Т	Категория абразивности А	Среднее значение твёрдости ,МПа
Известняк	Плотная	Нет	Нет	Слабая	5 – 6	2 – 3
“	“	“	“	Сильная	5 – 6	2 – 3
“	“	Eсть	“	Слабая		5 – 6
“	“	“	“	Сильная		5 – 6
“	“	“	Есть	Слабая	7 – 8
Продолжение таблицы 5
“	“	“	“	Сильная	7 – 8
“	Пористо-кавернозная	“	“	Слабая	5 – 7
“	То же	“	“	Сильная	5 – 7
“	“	“	Нет	Слабая		5 – 6
“	“	“	“	Сильная		5 – 6
“	“	Нет	“	Слабая	3 – 4	1 – 2
“	“	“	“	Сильная	3 – 4	1 – 2
Известняк долотимизи-рованный	Плотная	Нет	Нет	Слабая	5 – 6	2 – 3
То же	“	“	“	Сильная	5 – 6	2 – 3
“	“	Есть	“	Слабая		5 – 6
“	“	“	“	Сильная		5 – 6
“	“	“	Есть	Слабая	7 – 8
“	“	“	“	Сильная	7 – 8
“	Пористо-кавернозная	“	“	Слабая	5 - 7
“	“	“	“	Сильная	5 – 7
“	“	“	Нет	Слабая		5 – 6
“	“	“	“	Сильная		5 – 6
“	“	Нет	“	Слабая	3 – 4	1 – 2
“	“	“	“	Сильная	3 – 4	1 – 2
Известняк глинистый	Плотная	“	“	Слабая
То же	“	“	“	Сильная
Доломит	“	“	“	Слабая	7 – 8	3 – 4
Продолжение таблицы 5
“	“	“	“	Сильная	7 – 8	3 – 4
“	“	Есть	“	Слабая	8 – 9	6 – 7
“	“	“	Есть	“	9 – 10	8 – 9
“	“	“	“	Сильная	9 – 10	8 – 9
“	Пористо-кавернозная	Есть	Есть	Слабая	6 – 7	7 – 8
“	“	“	“	Сильная	6 – 7	7 – 8
“	“	Нет	Нет	Слабая	5 – 6
“	“	“	“	Сильная	5 – 6
Доломит известковый	Плотная	“	“	Слабая	7 – 8	3 - 4
То же	“	“	“	Сильная	7 – 8	3 - 4
“	“	Есть	“	Слабая	8 – 9	6 – 7
“	“	“	“	Сильная	8 – 9	6 – 7
“	“	Есть или нет	Есть	Слабая	9 – 10	8 – 9
Доломит известковый	Плотная	Есть или нет	Есть	Сильная	9 – 10	8 – 9
То же	Пористо-кавернозная	То же	“	Слабая	6 – 7	7 – 8
“	“	“	“	Сильная	6 – 7	7 – 8
“	“	Нет	Нет	Слабая	5 – 6
“	“	“	“	Сильная	5 – 6
Доломит глинистый	Плотная	“	“	Слабая	4 – 5	1 – 2
То же	“	“	“	Сильная	4 – 5	1 – 2
Песчаник с кварцевым цементом	“	Есть	Есть	Слабая	8 – 10	10 – 11
Продолжение таблицы 5
То же	Пористая	Есть	Есть	Слабая	5 – 7	9 – 10
“	Пористо-кавернозная	“	Нет	“	3 – 4
“	Очень пористая	“	Есть	“		6 – 7
Песчаник с карбонатно-глинистым цементом	Плотная	“	“	“
То же	Пористая	“	“	“	5 - 6	7 – 8
“	Пористо-кавернозная	“	“	“
Песчаник с карбонатно-глинистым цементом	Плотная	“	“	Сильная
То же	“	“	Нет	Слабая	3 – 4
“	“	“	“	Сильная	3 – 4
“	Пористая	“	“	Слабая	2 – 3	5 – 7
“	“	“	“	Сильная	2 – 3	5 – 7
“	“	“	Есть	Слабая	3 – 4
“	“	“	“	Сильная	3 – 4
Алевролит с кварцевым цементом	Плотная	Есть	Есть	Слабая	8 – 10	10 – 11
То же	Пористая	“	“	“	5 – 7	9 – 10
“	Пористо-кавернозная	“	Нет	“	3 – 4	9 – 10
“	“	“	Есть	“		6 – 7
“	Плотная	“	“	“		6 – 7
Продолжение таблицы 5
Алевролит с карбонатным цементом	Пористая	“	“	“	5 – 6	7 – 8
То же	Пористо-кавернозная	“	“	“	3 – 4
Алевролит с карбонатно-глинистым цементом	Плотная	“	“	Слабая
То же	“	“	“	Сильная
Алевролит с карбонатно-глинистым цементом	Плотная	Есть	Есть	Слабая	4 – 5	7 – 8
То же	“	“	“	Сильная	4 – 5	7 – 8
“	Пористая	“	Нет	Слабая	2 – 3	5 – 6
“	“	“	“	Сильная	2 – 3	5 – 6
“	“	“	Есть	Слабая	3 – 4
Мергель карбонатный	Плотная	Нет	Нет	“		1 – 2
То же	“	“	“	Сильная		1 – 2
“	“	Есть	“	Слабая
“	“	“	“	Сильная
“	“	Есть или нет	Есть	Слабая
“	“	То же	“	Сильная
“	Пористая	“	Нет	Слабая	2 – 3
“	“	“	“	Сильная	2 – 3
“	“	“	Есть	Слабая		5 – 6
“	“	“	“	Сильная		5 – 6
Продолжение таблицы 5
Мергель глинистый	Плотная	Нет	Нет	Слабая	3 – 4	1 – 2
То же	“	“	“	Сильная	3 – 4	1 – 2
“	“	Есть или нет	“	Слабая	3 – 4	2 – 3
“	“	Есть	“	Сильная	3 – 4	2 - 3
“	“	“	“	Слабая		4 – 5
“	“	Нет	“	Сильная		4 – 5
“	Пористая	“	“	Слабая	2 – 3
“	“	Есть или нет	“	Сильная	2 – 3
“	“	То же	Есть	Слабая		4 – 5
“	“	“	“	Сильная		4 – 5
“	“	“	“	Слабая		4 – 5
“	“	“	“	Сильная		4 – 5
Глина карбонатная	Плотная	“	“	Слабая	3 – 4	2 – 4
То же	“	Есть	“	Сильная	3 – 4	2 – 4
“	“	“	Нет	Слабая		4 – 5
“	“	Нет	“	Сильная		4 – 5
“	Пористая	“	“	Слабая	1 – 2
“	“	Есть или нет	“	Сильная	1 – 2
“	“	То же	Есть	Слабая		4 – 5
“	“	“	“	Сильная		4 – 5
Глина	“	“	Нет	Слабая	1 – 2
“	Плотная	“	“	“	2 – 3
Продолжение таблицы 5
Кремень	“	Нет	“	“	9 – 11
Аргиллит кремнистый	“	Есть или нет	Есть	“
То же	“	То же	“	Сильная
Аргиллит кремнистый	Плотная	Есть или нет	Нет	Слабая		3 – 4
То же	“	То же	“	Сильная		3 – 4
“	“	Есть	Есть	Слабая
“	“	“	“	Сильная
“	“	Есть или нет	нет	Слабая	3 – 4
“	“	То же	“	Сильная	3 – 4
Аргиллит	“	“	“	Слабая	3 – 4
“	“	“	“	Сильная	3 – 4
Мел	“	Нет	“	Слабая
“	“	“	“	Сильная
Ангидрит	“	“	“	Слабая	4 – 5
“	“	“	“	Сильная	4 – 5
“	“	Есть	“	Слабая
“	“	“	“	Сильная
Гипс	“	Нет	“	Слабая
“	“	“	“	Сильная
Галит	“	“	“	Слабая		1 – 3
“	“	“	“	Сильная		1 – 3
Галит с примесями карбонатов	“	“	“	Слабая
То же	“	“	“	Сильная
Пески	“	“	“	“

В случае, если проектируемая скважина закладывается на месторождении, по которому имеется значительная информация по детальным геолого-геофизическим исследованиям, то классификацию пород разреза следует проводить с помощью таблицы 5 [3]. При этом результаты классификации необходимо сравнивать с данными, полученными по геолого-петрографическому признаку (таблица 6).

Таблица 6 – Диагностическая таблица по определению классифика-

ционных характеристик горных пород на основании их

геолого-петрографической оценки

Порода	Общая пористость породы, %	Плотность породы, δп кг/м3*10-3	Категория твёрдости, Т	Среднее значение твёрдости рш, МПа	Категория абразивности, А
Известняк	0–3 3-10 10-20 Выше 20	2,72-2,67 2,67-2,55 2,55-2,38 Ниже 2,38	7-6 4-3		2,5 2,5
Известняк доломитизированый	0-3 3-10 10-20 Выше 20	2,76-2,71 2,71-2,58 2,58-2,41 Ниже 2,41	6-5 5-4		3,5 2,5
Известняк глиносодержащий	-	-	4-5
Известняк кремнистый	0-3 3-10 10-20 Выше 20	2,70-2,65 2,65-2,53 2,53-2,36 Ниже 2,36	8-7 6-5 5-4
Доломит	0-3 3-10 10-20 Выше 20	2,87-2,81 2,81-2,68 2,68-2,50 Ниже 2,50	9-7 7-5 5-4		3,5 2,5
Продолжение таблицы 6
Доломит известковистый	0-3 3-10 10-20 Выше 20	2,83-2,78 2,78-2,65 2,65-2,46 Ниже 2,46	8-7 6-5 5-4		3,5 2,5
Доломит глиносодержащий	-	2,83			2,5
Песчаник с кварцевым цементом	0-3 3-10 10-20 Выше 20	2,65-2,60 2,60-2,49 2,49-2,32 Ниже 2,32	6-5
Песчаник с глинистым цементом	0-3 3-10 Выше 10	2,67-2,62 2,62-2,50 Ниже 2,50	5-4 4-3
Песчаник с карбонатным цементом	0-3 3-10 10-20 Выше 20	2,67-2,62 2,62-2,50 2,50-2,34 Ниже 2,34	6-5
Песчаник с карбонатно-глинистым цементом	0-3 3-10 Выше 10	2,67-2,62 2,62-2,50 Ниже 2,50	6-5
Алевролит с кварцевым цементом	0-3 3-10 10-20 Выше 20	2,37-2,62 2,62-2,50 2,50-2,34 Ниже 2,34	6-5
Алевролит с глинистым цементом	0-3 3-10 Выше 10	2,65-2,60 2,60-2,50 Ниже 2,50	5-4 4-3
Алевролит с карбонатным цементом	0-3 3-10 10-20 Выше 20	2,67-2,62 2,62-2,50 2,50-2,34 Ниже 2,34	6-5
Продолжение таблицы 6
Алевролит с карбонатно-глинистым цементом	0-3 3-10 Выше 10	2,67-2,62 2,62-2,50 Ниже 2,50	6-5
Глина	- -	- -	3-2 2-1		1,5
Глина алев-ролитовая	- -	- -	4-3 3-2
Глина карбонатная	- -	- -	4-3 3-2		1,5
Аргиллит	-	-
Аргиллит карбонатный	-	-	3-4
Аргиллит кремнистый	-	-
Мергель карбонатный	-	-
Мергель глинистый	-	-	4-3
Мергель алевритистый	-	-
Мел	-	-
Ангидрит	-	-	5-4
Гипс	-	-
Соль	-	-
Соль с примесями	-	-	4-3
Продолжение таблицы 6
Кремень	-	-	9-11
Пески	-	-
Рифогенные и трещиноватые породы	-	-	1-6	-	1-4
Породы трещиноватые с открытыми карстовыми каналами	-	-	1-6	-	1-4

Необходимо отметить, что для выбора типа бурового долота важное значение имеет абразивность пород, определяемая по таблицам 5 и 6. В целом к числу малоабразивных пород следует отнести глины, глины карбонатные, известняки доломитизированные, глиносодержащие, доломиты известковые, глиносодержащие. Аргиллиты карбонатные, мергели, мел, ангидриты, гипс, соли, соли с примесями. Породы абразивные включают все типы песчаников, алевролитов, известняк кремнистый, пески, глины алевритовые, кремень.