Методические указания (стр. 3 )

Диагностическая таблица по определению классификационных характеристик горных пород на основании их геолого-геофизической оценки

Таблица 6

Порода	Общая пористость породы, %	Плотность породы, δп кг/м3*10-3	Категория твёрдости, Т	Среднее значение твёрдости рш, МПа	Категория абразивности, А
1	2	3	4	5	6
Известняк Известняк доломитизированый Известняк глиносодержащий Известняк кремнистый Доломит Доломит известковистый Доломит глиносодержащий Песчаник с кварцевым цементом Песчаник с глинистым цементом Песчаник с карбонатным цементом Песчаник с карбонатно-глинистым цементом Алевролит с кварцевым цементом Алевролит с глинистым цементом Алевролит с карбонатным цементом Алевролит с карбонатно-глинистым цементом Глина Глина алевролитовая Глина карбонатная Аргиллит Аргиллит карбонатный Аргиллит кремнистый Мергель карбонатный Мергель глинистый Мергель алевритистый Мел Ангидрит Гипс Соль Соль с примесями Кремень Пески Рифогенные и трещиноватые породы Породы трещиноватые с открытыми карстовыми каналами	0–3 3-10 10-20 Выше 20 0-3 3-10 10-20 Выше 20 - 0-3 3-10 10-20 Выше 20 0-3 3-10 10-20 Выше 20 0-3 3-10 10-20 Выше 20 - 0-3 3-10 10-20 Выше 20 0-3 3-10 Выше 10 0-3 3-10 10-20 Выше 20 0-3 3-10 Выше 10 0-3 3-10 10-20 Выше 20 0-3 3-10 Выше 10 0-3 3-10 10-20 Выше 20 0-3 3-10 Выше 10 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -	2,72-2,67 2,67-2,55 2,55-2,38 Ниже 2,38 2,76-2,71 2,71-2,58 2,58-2,41 Ниже 2,41 - 2,70-2,65 2,65-2,53 2,53-2,36 Ниже 2,36 2,87-2,81 2,81-2,68 2,68-2,50 Ниже 2,50 2,83-2,78 2,78-2,65 2,65-2,46 Ниже 2,46 2,83 2,65-2,60 2,60-2,49 2,49-2,32 Ниже 2,32 2,67-2,62 2,62-2,50 Ниже 2,50 2,67-2,62 2,62-2,50 2,50-2,34 Ниже 2,34 2,67-2,62 2,62-2,50 Ниже 2,50 2,37-2,62 2,62-2,50 2,50-2,34 Ниже 2,34 2,65-2,60 2,60-2,50 Ниже 2,50 2,67-2,62 2,62-2,50 2,50-2,34 Ниже 2,34 2,67-2,62 2,62-2,50 Ниже 2,50 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -	7-6 5 4 4-3 7 6-5 5-4 4 4-5 8-7 6-5 5-4 4 9-7 7-5 5-4 4 8-7 6-5 5-4 4 5 7 6-5 4 3 6 5-4 4-3 7 6-5 4 3 7 6-5 4 7 6-5 4 3 6 5-4 4-3 7 6-5 4 3 7 6-5 4 3-2 2-1 4-3 3-2 4-3 3-2 3 3-4 5 4 4-3 4 1 5-4 3 3 4-3 9-11 1 1-6 1-6	2130 1250 750 570 2500 1500 1000 750 1000 3000 1500 1000 750 3500 2000 1000 720 3000 1500 1000 750 1250 2500 1500 750 380 1750 1000 560 2500 1500 750 380 2500 1500 750 2500 1500 750 380 1750 1000 560 2500 1500 750 380 2500 1500 750 280 130 560 280 560 280 380 560 1250 750 560 750 80 1000 380 380 560 5500 75 - -	3 3 2,5 2,5 3,5 3 2,5 2 2 8 7 6 6 3,5 3 2,5 2 3,5 3 2,5 2 2,5 11 10 10 9 9 8 7 9 8 7 7 9 8 7 10 9 9 8 7 6 5 7 7 6 6 8 7 6 1,5 1 5 4 2 1,5 3 3 6 2 2 4 1 2 1 1 2 11 5 1-4 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.

3.2. Выбор класса бурового долота по характеру воздействия на горную породу.

Выбор производится по разработанной в ВНИИБТ диаграмме парных соответствий категорий твёрдости и абразивности классам буровых долот (диаграмма КТС), приведённой в таблице 7 [4,5]. Видно, что в левом нижнем углу диаграммы находится вероятная область применения долот режуще-скалывающего действия (лопастных). В правом нижнем углу размещена вероятная область применения долот истирающе-режущего действия (алмазных, алмазно-твёрдосплавных). Центральная часть диаграммы относится к долотам дробящее - скалывающего действия (шарошечным).

Классификационная таблица соответствия типов долот свойствам горных пород

Таблица 7

Примечание: А – соответствует средневзвешенным значениям категорий твёрдости и абразивности пород для интервала их одинаковой буримости: Г4 меньше, чем Г1, Г2,Г3, поэтому рекомендуется долото ТК.

Порядок выбора шарошечных долот для каждого интервала (пачки) рассматриваемого геологического разреза следующий. Для каждого характерного интервала (пачки) вычисляются средневзвешенные по толщине интервала категории КТ и абразивности КА. Например, пачка состоит на 16% из известняков 3-й категории, на 46% из известняков и доломитов 4-й категории, на 26% из доломитов 5-й категории и на 10% из доломитов 6-й категории твёрдости.

Абразивность пачки в цифровом выражении выглядит так: породы 4-й категории абразивности по толщине пачки составляют 20%, породы 5-й категории 40% и 6-й категории на 40%.

Средневзвешенные по толщине пачки категории твёрдости и абразивности составляют КТ=4,32 и КА=5,2. Считаем эти значения координатами КТС. Наносим значения на диаграмму, получая точку А. Выбор типа долота производится из условия минимальности расстояния от нанесённой точки А до эталонных (табличных) точек, нанесённых заранее на поле диаграммы. В нашем примере наименьшее расстояние от точки А до эталонной точки ТК, поэтому выбирается шарошечное долото типа ТК. В случае, если точка А равноудалена от двух эталонных точек, они объединяются конкурирующими вариантами типов долот. Выбор класса типа долот по диаграмме КТС носит предварительный характер.

3.3. Уточнение выбора типа долот с использованием классификации шарошечных долот по назначению.

Для окончательного выбора необходимо уточнить механические свойства горных пород геологического разреза по интервалам. Для этого уточняется группа пород интервала, категория по твёрдости и твёрдость в МПа (таблица 8. Классификация осадочных горных пород по твёрдости [3] ). Далее по таблице 9 определяется группа долот и средние значения твёрдости, отвечающие категориям пород по твёрдости при вдавливании по штампу [1].

Окончательный выбор долота делаем по таблице 10. Для проверки правильности выбора долот необходимо собрать в процессе их отработки необходимый статический материал и сравнить показатели на одно долото по проходке, стойкости и механической скорости бурения. Таким же образом делается окончательный выбор долот.

Таблица 8 Классификация осадочных горных пород по твёрдости.

Порода

Группа

I Мягкие

II Средней твёрдости

III Твёрдые

Категория

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Твёрдость, МПа

≤ 100

100-250

250-500

> 7000

Глинистая

глина

С. П

СЛ. П

сланцевая глина

СЛ. П

глинистый мергель

С. П

СП

глинистый мергель и аргиллит

СЛ. П

СЛ. П

СЛ. П

опаловый глинистый сланец

СЛ. П

СЛ. П

СЛ. П

Алевролит кварцевый

с глинистым базальным цементом

СЛ. П

СЛ. П

с глинистым поровым цементом

П

П

СЛ. П

СЛ. П

с карбонатным базальным цементом

СЛ. П

СЛ. П

с контактным цементом

П

СЛ. П

СЛ. П

Песчаник кварцевый

с глинистым базальным цементом

СЛ. П

с карбонатным или сульфатным

СЛ. П

СЛ. П

с контактным цементом

С. П

С. П

П

СЛ. П

СЛ. П

с регенерацион-ным цементом

П

СЛ. П

СЛ. П

Известняк

органогенный в органогенно-

С. П.

С. П

С. П

П

СЛ. П

СЛ. П

пелитоморфвый

С. П

С. П

П

СЛ. П

СЛ. П

мелкозер-нистый

С. П

С. П

П

СЛ. П

СЛ. П

Доломит

пелитоморфвый

С. П

С. П

П

П

СЛ. П

мелкозер-нистый

С. П

С. П

С. П

П

П

СЛ. П

среднезер-нистый

СЛ. П

Сульфатная

гипс

СЛ. П

СЛ. П

ангидрит

СЛ. П

СЛ. П

Окремнелая и кремнистая

СЛ. П

СЛ. П

СЛ. П

Таблица 9 Таблица соответствия значений твёрдости в МПа