Материалы п р фп. Материалы П Р ФП. Методические указания к практическим работам для студентов направления 21. 03. 01
 Скачать 1.05 Mb.
|
ТЕРМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОДТермические свойства горных пород характеризуются теплоемкостью С, коэффициентом теплопроводности λ. или удельного теплового сопротивления ε (величина обратная λ и коэффициентом температуропроводности а. Установлено, что с увеличением пористости, влажности и температуры теплоемкость пород возрастает. Зависит она также от минералогического состава, от количества и состава солей, которые растворены в воде, содержащейся в породе. Однако пределы изменения теплоемкости пород невелики: для горных пород, слагающих нефтяные залежи, она не выходит за пределы 0,63 - 1,0 кДж/(кг-град.) (0,15 - 0,24 ккал/(кг-град.). Теплоёмкость насыщенных флюидами пористых горных пород, вычисляется по формуле:  Коэффициент теплопроводности возрастает с увеличением плотности пород и их влажности. С ростом пористости пород теплопроводность их уменьшается. При свободном движении вод, способствующем дополнительному переносу тепла, коэффициент теплопроводности пород возрастает с увеличением проницаемости.С увеличением нефтенасыщенности пород коэффициент теплопроводности также уменьшается. Он мало зависит от минерализации пластовых вод. Породам также присуща анизотропия тепловых свойств - в направлении напластования теплопроводность выше, чем в направлении, перпендикулярном напластованию. Рост газонасыщенности пород, так же, как и уменьшение влажности, сопровождается уменьшением теплопроводности. Зависимость коэффициента температуропроводности от других термических свойств пород определяется соотношением:  где а — коэффициент температуропроводности в м 2/с; λ - коэффициент теплопроводности в Вт/(м-град.); С - удельная массовая теплоемкость в Дж/(кг-град.); ρ - плотность породы в кг/м3. Температуропроводность горных пород повышается с уменьшением пористости и с увеличением влажности. В нефтенасыщенных породах она более низка, чем в водонасыщенных, так как теплопроводность нефти меньше, чем воды. Температуропроводность пород почти не зависит от минерализации пластовых вод. Вдоль напластования температуропроводность пород выше, чем поперек напластования. Задача 11. На основании данных из задачи 9, рассчитайте теплоемкость насыщенной флюидами горной породы. Удельную теплоекость воды примите равной 4200 Дж/кг·ºС, скелета горной породы – 840+n·5 Дж/кг·ºС (n – номер варианта) ПОСТРОЕНИЕ ПАСПОРТА ПРОЧНОСТИ ГОРНОЙ ПОРОДЫ ПО МЕТОДУ КРУГОВ МОРАМеханические свойства характеризуют поведение пород при воздействии силовых нагрузок. К базовым (основным) механическим свойствам горных пород относятся модуль продольной упругости (модуль Юнга) Е, коэффициент относительных поперечных деформаций (коэффициент Пуассона), пределы прочности при сжатии σсж и растяжении σр. Под пределом прочности понимают предельное напряжение, при котором образец горной породы разрушается:  (36)где Р – разрушающая нагрузка, МН; F – площадь поперечного сечения образца, на которую действует приложенная нагрузка, м2 . Прочность на растяжение значительно ниже прочности на сжатие. Предел прочности на сжатие в 5–8, а иногда и в 10–40 раз выше предела прочности на растяжение. В связи с наличием трещиноватости, прочность массива горных пород обычно меньше, чем отдельного слагающего этот массив структурного блока. С увеличением степени трещиноватости прочностные характеристики массива пород уменьшаются, а деформационные увеличиваются. Для получения прочности характеристик массива через прочность образцов в расчеты вводят коэффициент структурного ослабления Кс (отношение прочности породы в массиве к прочности в структурном блоке). Значение Кс можно ориентировочно принимать в зависимости от степени трещиноватости. Таблица 9 Расстояние между поверхностями ослабления породы
Коэффициент длительной прочности ξ показывает уменьшение прочности породы в результате увеличения длительности воздействия нагрузки. Он равен отношению предела прочности при стандартных испытаниях к пределу длительной прочности горной породы (при длительном воздействии нагрузки). Значение коэффициента длительной прочности ξ рекомендуется принимать для пород с хрупким характером разрушения (граниты, кварциты, песчаники с кварцевым цементом и т.п.) равным 0,5–0,7. Предел прочности пород в массиве на длительное сжатие:  (37)Предел прочности пород в массиве на длительное растяжение:  (38)Коэффициент крепости породы по К.М. Протодьякову определяется по формуле:  (39)Угол внутреннего трения породы рассчитывают по следующей формуле:  (40)Коэффициент сцепления породы можно определить:  (41)Построение паспорта прочности Паспорт прочности представляет собой графическую зависимость между касательными и нормальными напряжениями, при которых происходит разрушение породы. По паспорту прочности горных пород обычно определяют угол внутреннего трения и коэффициент сцепления породы. B декартовой системе координат (рис. 14) от нуля вправо откладываем отрезок равный σсж, а от нуля влево - σр. Устанавливаем циркуль в середину этих отрезком и строим окружности, которые являются кругами Мора. К этим окружностям проводим касательную линию MМ’. Пересечение данной линии с вертикальной осью определяет величину сцепления образца горной породы К, а угол наклона к оси σn - угол внутреннего трения ρ.  Рис.14. Паспорт прочности горной породы Задача 12. В таблице 10 приведены исходные данные для определения физико-механических свойств и построения паспорта прочности. Рассчитать пределы прочности пород в массиве при длительном сжатии и растяжении, построить паспорт прочности в графическом виде. Определить коэффициент сцепления и угол внутреннего трения аналитическим и графическим способом Таблица 10 Исходные данные для задачи 12
Продолжение таблицы 10
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК1. Гиматудинов Ш.К. Физика нефтяного и газового пласта / Ш.К Гиматудинов, А.И. Ширковский. – М.: Альянс, 2005, 311с. 2. Макаров Б.А. Практическая геомеханика: Пособие для горных инженеров. М.: «Горная книга», 2006, 391 с 3. Михайлов Н.Н. Геолого-технологические свойства пластовых систем. М.: Макспресс, 2008, 140 с. 4. Михайлов Н.Н. Проницаемость пластовых систем. М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2006, 185 с. 5. Михайлов Н.Н. Физика нефтяного и газового пласта (физика нефтегазовых пластовых систем). М.: Макспресс, 2008, 445 с. 6. Рыльникова М. В., Зотеев О. В. Геомеханика: Учебное пособие. М.: Издательский дом «Руда и Металлы», 2003, 240 с. 7. Юрчук А.М. Расчеты в добыче нефти / А.М. Юрчук, А.З. Истомин. М.: Недра, 1989, 244 с. ОглавлениеВВЕДЕНИЕ 3 ПОРОДЫ-КОЛЛЕКТОРЫ НЕФТИ И ГАЗА 4 ПРОНИЦАЕМОСТЬ 9 РАСЧЕТ СРЕДНЕЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПЛАСТА ПРИ ЛИНЕЙНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ДЛЯ ИЗОЛИРОВАННЫХ ЗОН 15 РАСЧЕТ СРЕДНЕЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПЛАСТА ПРИ ГОРИЗОНТАЛЬНО-ЛИНЕЙНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ДЛЯ ИЗОЛИРОВАННЫХ ЗОН 16 ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ 18 УДЕЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД 24 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НЕФТИ И ВОДЫ В НЕФТЯНЫХ ЗАЛЕЖАХ 29 ТЕРМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД 37 ПОСТРОЕНИЕ ПАСПОРТА ПРОЧНОСТИ ГОРНОЙ ПОРОДЫ ПО МЕТОДУ КРУГОВ МОРА 38 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 43 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||