Классификация горных пород по величине твердости и условного предела текучести

Группа	Категория	H, МПа	Ро, МПа
М		< 100 100 – 250 250 – 500 500 – 1000	< 40 40 – 110 110 – 250 250 – 550
С		1000 – 1500 1500 – 2000 2000 – 3000 3000 – 4000	550 – 850 850 – 1200 1200 – 1900 1900 – 2500
Т		4000 – 5000 5000 – 6000 6000 – 7000 > 7000	2500 – 3500 3500 – 4200 4200 – 5100 > 5100

К группе М относятся породы сильнопористые и высокопластичные. Из горных пород, встречаемых при бурении нефтяных и газовых скважин, к первой группе относятся глины, аргиллиты, пористые алевролиты, песчаники, известняки.

К группе С относятся породы пластично-хрупкие: алевролиты, песчаники, известняки, доломиты.

К третьей группе Т относятся изверженные и метаморфические горные породы, склонные к развитию большой упругой деформации и хрупкому разрушению. Из горных пород, встречаемых при бурении нефтяных и газовых скважин, к группе Т относятся кремни, кварциты, окремнелые разновидности известняков и доломитов.

Разбуриваемые инструментом горные породы могут чередоваться по величине твердости. Для разбуривания таких массивов горных пород предназначены промежуточные типы инструментов: МС, СТ.

Подавляющее большинство горных пород, слагающих нефтяные и газовые месторождения, относятся к первым восьми категориям.

Приближенно значение твердости горной породы можно определить с помощью аналитически полученной формулы, связывающей величину твердости горной породы при вдавливании в ее поверхность цилиндрического индентора с плоским основанием со значением прочности горной породы при одноосном сжатии образцов σ_сж: Н = σ_сж(1 + 2π). Величина σ_сж большинства горных пород табулирована. Переоценивать эту формулу не стоит: Л.А.Шрейнер установил, что отношение Н / σ_сж для горных пород меняется в диапазоне 5 – 20.

Твердость является основным показателем, с помощью которого определяется необходимая для эффективного разрушения горной породы осевая нагрузка на долото. Нагрузка на долото – один из основных параметров, определяющих режим работы породоразрушающего инструмента на забое скважины.

Оценка эффективности разрушения. Вдавливание в горную породу инденторов различной геометрии показывает, что для их внедрения на одинаковую глубину требуется различное осевое усилие. При этом и объёмы лунок выкола в месте вдавливания также получаются разными. Суммируя все это, говорят о различной эффективности разрушения горной породы инденторами различной геометрии.

В лабораторных условиях эффективность разрушения оценивается следующими показателями:

1) масштабом разрушения, который оценивается объемом возникшей лунки, площадью разрушения поверхности образца, глубиной лунки (объем лунки измеряется с помощью пластилина, парафина, глубина лунки – индикатора часового типа, площадь зоны разрушения (диаметр) – измерительной лупой);

2) энергоемкость разрушения, которая оценивается количеством затраченной на разрушение энергии – общая работа разрушения, удельная контактная и удельная объёмная работы разрушения.

Согласно оценкам Л.А.Шрейнера, коэффициент полезного действия при разрушении породы вдавливанием в ее поверхность индентора составляет величину порядка 0,01 %. Величина коэффициента полезного действия определяется отношением A _п /A _с, где A _п = 2γ_o·Δ S – полезная энергия, затраченная на получение свежей поверхности, а A _с – суммарное количество энергии, которое потребовалось для разрушения породы под индентором при его внедрении в горную породу.

Мы полагаем, что величина коэффициента полезного действия, оцененная Л.А.Шрейнером, занижена. В формуле для подсчета полезной энергии, затраченной на получение свежей поверхности, вместо γ_o должна стоять величина γ_эфф, которая, как известно, существенно превосходит величину удельной свободной поверхностной энергии минералов.

Малая величина коэффициента полезного действия объясняется большими механическими потерями энергии, значительно превышающими величину A _п. Величина потерь энергии при разрушении горной породы вдавливанием велика по следующей причине: в ядре сжатия вследствие повышения температуры из-за большого трения между частицами минералов развиваются большие пластические деформации.

Энергоемкость разрушения при вдавливании индентора A _с определяется площадью фигуры ОАВС, т.е. определяется работой на участке упругого деформирования и работой на участке нелинейной связи между силой вдавливания F и деформацией δ:

A_с = A_у + A_ну,

где работа упругих сил A _у определяется величиной площади треугольника ОАD: A _у = F_a·δ_а / 2, δ_а – максимальная величина упругой деформации (отрезок ОD), A _ну – работа на участке необратимогодеформирования (площадь криволинейной трапецииАВСD),DC – величина неупругой, остаточной деформации.

Удельная контактная энергия A _s разрушения и удельная объёмная энергия A _v определяются выражениями, соответственно:

A_s = A_с / S_ш,

A_v = A_с / V,

где V – объём лунки, возникшей в горной породе под пятном контакта.

Величина удельной объёмной энергии разрушения A _v горной породы при вдавливании в нее индентора достигает больших значений (1 ÷ 9)·10⁷ Н·м / м³. Это связано с возникновением в горной породе под пятном контакта трехосного неравно-компонентного состояния сжатия.

6.2.2. Особенности разрушения горных пород при вдавливании инденторов. Механизм разрушения горной породы под индентором определяется напряженным состоянием, возникающим в породе под пятном контакта.

Вдавливание клина. При вдавливании заостренного наконечника осевым усилием F в металлы в последних углубление d клина сопровождается пластической деформацией металла под вдавливаемым клином. Результатом вдавливания является образование на поверхности металлического образца лунки, имеющей форму вдавливаемой части наконечника. Хрупкого разрушения металла не происходит. Деформационная кривая d – F имеет вид, приведенный на рис. 32 а.

При вдавливании клиновидного наконечника в горную породу характер связи между глубиной вдавливания d и осевым усилием F совершенно иной: связь d – F отличает скачкообразный характер вследствие разрушения горной породы (рис. 32б). В первые моменты вдавливания наконечника связь между F и d можно считать в первом приближении линейной: d = kF, где k – размерный коэффициент пропорциональности, хотя, строго говоря, здесь наблюдается нелинейная зависимость между d и F. Нелинейность связи обеспечивается не развитием пластической деформации, а закрытием пор и трещин в горной породе, уплотнением минералов при разрушении адгезионных границ между ними и последующим сжатием. В точке деформационной кривой, соответствующей силе вдавливания F ₁ , происходит хрупкое разрушение породы и d изменяется скачком от d₁ до d₂. После этого вновь наблюдается линейная связь между глубиной вдавливания d и действующей силой F. При достижении усилием вдавливания значения F ₃ происходит следующий выкол и резкое изменение глубины внедрения d и т.д.

Особенностью разрушения горной породы при вдавливании клина являются следующие две закономерности:

F₃ – F₂ > F₁,

d₂ – d₁ < d₄ – d₃.

Ограничением такого способа разрушения горных пород при бурении нефтяных скважин является его нетехнологичность.

Вдавливании цилиндрического индентора с плоским основа-нием (рис.33). Решение этой задачи, проведенное при выполнении условия

P_к = F/(pa²) = const,

показало (Эйгелес Р.М.), что в горной породе под пятном контакта возникает трехосное напряженное состояние сжатия в объеме усеченной сферы (Рис. 33, область I). Усеченная сфера называется «ядром сжатия».

В области II, окружающей ядро сжатия, напряжения s₁ становятся положительными, а напряжения s₂, s₃ остаются отрицательными (s₁ > 0, s₂ < 0, s₃ < 0). В области III: s₁ > 0, s₂ > 0, s₃> 0. Нижней границей ядра сжатия является поверхность s₁ = 0.

Возникновение трехосного напряженного состояния сжатия горной породы под пятном контакта является основным, сдерживающим проникновение в глубь горной породы забоя скважины породоразрушающих элементов вооружения долот, фактором. Необходимо не только знать механизмы разрушения породы под пятном контакта, но и определить пути стимулирования сдвиговой неустойчивости породы.

Виновником разрушения горной породы, находящейся под индентором, при росте усилия вдавливания F являются касательные напряжения. Наиболее опасными с точки зрения разрушения являются две области горной породы, в которых касательные напряжения достигают максимальных значений:

а) z = 0, │ r │ = a – область горной породы, прилегающая к контурной линии,

б) z = a[2(1 + n) / (7 – n)] ^0.5 = z ^*, r = 0 – область, располагающаяся на оси симметрии z под пятном контакта.

Возникающее на оси симметрии r = 0 максимальное касательное напряжение лишь на 5 % меньше касательного напряжения, возникающего на контурной линии.

В соответствии с наличием двух экстремальных областей выделяют и два механизма разрушения горной породы под вдавливаемым в неё индентором. Ниже мы их рассмотрим. В обоих механизмах процесс разрушения горной породы при вдавливании индентора состоит из трёх стадий, сменяющих друг друга по мере увеличения контактного давления P _к: развитие упругих, остаточных деформаций в горной породе под пятном контакта, а затем отделение части породы от массива (образца) в результате развития кольцевой трещины отрыва, охватывающей контактную площадку.

Первый механизм разрушения. Этот механизм разрушения характерен для таких горных пород, как кварцит, доломиты, песчаники и пр.

Разрушение начинается в первой экстремальной области. Упругая стадия взаимодействия индентора с горной породой определяется в значительной степени контактными условиями: формой пятна контакта (отклонение формы пятна от окружности), величиной трения между индентором и поверхностью породы. При отсутствии смазочного материала (третьего тела), расположенного между индентором и поверхностью образца горной породы, последняя не способна деформироваться вдоль поверхности образца (отсутствие радиальных смещений). Это приводит к тому, что при определенном значении контактного давления от точек контурной линии растет конусная трещина, которая уходит в глубь горной породы и делит породу под индентором на усеченный конус (УК) и консоль (К) (рис. 34).

Дальнейший рост осевого усилия вызывает упругое сжатие усеченного конуса, затем происходит полное или частичное разрушение материала конуса.

Перечисленные процессы приводят к увеличению давления конуса на консоль и изгибу консоли. На внутренней поверхности консоли под действием растягивающих напряжений появляется трещина нормального отрыва, которая при дальнейшем росте усилия F выходит на свободную поверхность. Эту трещину нормального отрыва называют магистральной, т.к. её развитие вызывает завершение разрушения горной породы при вдавливании индентора.

Заключительная стадия разрушения горной породы при вдавливании цилиндрического индентора состоит в отломе консоли в результате передачи на неё части давления P _к индентора через материал конуса.

Откалывание консоли стимулирует смятие усеченного конуса, индентор при этом скачком погружается в глубь горной породы. Дальнейшее разрушение породы под пятном контакта происходит при следующем внедрении индентора в горную породу осевым усилием.

Второй механизм разрушения. Разрушение начинается во второй экстремальной области (рис. 34 б). Рост силы F приводит к образованию на оси симметрии r = 0 в районе точки z ^* серповидной области, в которой касательное напряжение достигает максимальной величины t_max. В этой области развивается зона необратимых структурных изменений (пластическая деформация, рост микротрещиноватости зерен, потеря связности между ними). При малых осевых усилиях зона необратимых деформаций (зона предразрушения) локализуется в приповерхностном слое породы. При дальнейшем росте осевого усилия область необратимых деформаций увеличивается за счет развития в глубь массива (образца). Возникает ядро предразрушения, представляющее собой усеченный овал (УО) и упругую консоль (К) (рис. 34 б).

По мере накопления структурных изменений в ядре, оно начинает передавать осевое усилие, развиваемое индентором, на консоль в возрастающей степени, и это приводит к отлому консоли. Так реализуется первый скачок процесса разрушения при вдавливании. При дальнейшем внедрении индентора в горную породу весь процесс повторяется, образуя второй и следующие скачки разрушения. Значения контактного давления, вызывающего последовательные скачки разрушения, возрастают.

Третий механизм разрушения. Этот механизм возникает в горной породе, находящейся на большой глубине при большом давлении и при повышенной температуре. В этом случае вследствие увеличения пластических свойств породы осевое усилие вдавливает индентор в горную породу на большую глубину. Вылом консоли происходит при больших значениях осевого усилия. Возникающая при этом лунка имеет большие размеры.

Механизм разрушения горных пород по Л.А.Шрейнеру. Разрушение горной породы под индентором является результатом развития пластической деформации (пластических сдвигов). Начало пластического деформирования породы связывается с достижением контактным давлением предела текучести породы. Непосредственно под пятном контакта в горной породе в объёме полусферы вследствие большого всестороннего сжатия породы пластического течения не происходит. Пластические сдвиги происходят в горной породе за границей полусферы, причем с ростом контактного давления пластическим деформированием охвачены все более глубокие слои породы, прилегающие к сжатой полусфере.

Когда пластические сдвиги по некоторой конической поверхности, касательной к полусфере, достигают поверхности образца, горная порода под пятном контакта теряет устойчивость, и индентор резко движется вниз, разрушая не только ядро сжатия, но и выламывая консоль. В малопластичных горных породах пластические сдвиги развиваются только в нижней части ядра сжатия и не доходят до поверхности образца.

Вдавливание сферы и усеченного конического индентора. Главной особенностью вдавливания инденторов такой геометрии в горную породу является увеличение площади контакта индентора с горной породой.

В результате вдавливания сферы радиуса R осевым усилием F (рис. 35) в плоскую поверхность образца горной породы возникает круговой контур давления радиуса a. С ростом осевого усилия радиус кругового контура возрастает, т.е. а = a(F). Это приводит к неравномерному (эллиптическому) распределению давления в горной породе под пятном контакта. Максимальное контактное давление возникает на оси симметрии r = 0, т.е. в центре площади давления. Увеличение радиуса а контура обеспечивает снижение величины давления под пятном контакта, но, с другой стороны, способствует дополнительному разрушению горной породы поверхностью вдавливаемой сферы.

При вдавливании сферы в поверхность горной породы также возникает две экстремальные области, имеющие следующие координаты. Координаты первой области

│r│ = a, z = 0,

координаты второй области

r = 0, z = z^* = 0,47a.

В этих областях реализуются два механизма разрушения.

Структура поля напряжений под сферой такая же, как и под цилиндрическим индентором, только область всестороннего сжатия значительно меньше. Это означает, что эффективность разрушения при вдавливании сферы меньше, чем в случае вдавливания цилиндрического индентора. С другой стороны, при вдавливании сферы на б о льшую величину можно увеличивать усилие вдавливания F. Это связано с тем, что сферический индентор не теряет устойчивость и при больших усилиях вдавливания (если цилиндрический штамп может изогнуться и, тем самым выйти из строя, то со сферой этого не произойдет при данных значениях осевого усилия).

При вдавливании усеченного конического индентора в горную породу площадь вдавливаемого торца индентора определяется с учетом величины приведенного диаметра d _пр:

d_пр = d_o + d_пл^.tg a,

где d _o – диаметр вдавливаемого торца усеченного конического индентора, d_пл – величина необратимой деформации, определяемая из деформационной кривой, a – угол при вершине конического индентора.

Непрерывное увеличение площади контакта сферы и усеченного конуса с горной породой при вдавливании в горную породу приводит к возникновению дополнительного разрушения породы в области, прилегающей к контурной линии (окружности).

Рассмотренные механизмы разрушения горных пород при вдавливании инденторов различной геометрии не учитывают значительного увеличения температуры горной породы забоя при работе породоразрушающего инструмента: в месте контакта с инструментом поверхностный слой горной породы нагревается до нескольких сотен градусов. Это приводит к росту пластических свойств горной породы.

6.2.3. Дилатансионный механизм разрушения. Возникновение под пятном контакта неравнокомпонентного напряженного состояния сжатия позволяет предложить иную трактовку развития разрушения горной породы в ядре сжатия. Согласно исследованиям, проведенным Р.М.Эйгелесом, при вдавливании в горную породу цилиндрического индентора в значительной части ядра сжатия, расположенного под пятном контакта, выполняется условие σ₂ ~ σ₃. Последнее означает, что напряженное состояние, в котором находится горная порода ядра сжатия, можно представить в виде суммы напряженных состояний. Первое слагаемое σ₃ этой суммы определяет величину напряжения, обеспечивающего всестороннее сжатие ядра, а второе (σ₁ – σ₃) – представляет собой избыточное давление, действующее вдоль главного направления, совпадающего с направлением действия осевого усилия F.

В этом случае действующие в горной породе ядра сжатия интенсивность касательных напряжений τ_i и гидростатическое напряжение Р_г можно определить выражениями

τ_i = (σ₁ – σ₃) / 3^0,5;

Р_г = (σ₁ + σ₃) / 3

и считать, что ядро сжатия находится под действием суммарной нагрузки ВД + ДС, где ВД – есть всестороннее равномерное давление, обеспечивающее величину средней линейной деформации

ε_г = (ε₁ + 2ε₃) / 3,

ДС – интенсивность деформации сдвига

γ_i = 2(ε₁ + ε₃) /3^0,5,

возникающей под действием девиаторного напряжения. Объемную деформациюε_Vгорной породы ядра сжатия при вдавливании индентора следует представить в виде суммы:

,

где – деформации, вызванные шаровой и девиаторной частями нагрузки, соответственно. Причем объемная деформация ядра состоит из обратимой и остаточной части.

Гидростатическая составляющая напряженного состояния вызывает уменьшение объема ядра сжатия. С увеличением пористости горной породы вес слагаемого в суммарной величине объемной деформации будет возрастать. Развитие положительной дилатансии приводит к необратимому уменьшению пористости горной породы ядра сжатия. Это сопровождается разрушением адгезионных контактов между зернами минералов, разрушением самих минералов и цементирующего вещества, перекомпоновкой продуктов разрушения и их уплотнением.

Уменьшение объема ядра, вызванное действием изотропной составляющей напряженного состояния, с увеличением контактного давления будет иметь затухающий характер. Предельно малой величине объема ядра будет отвечать максимальная плотность горной породы в нем.

При величине контактного давления, обеспечивающего обратимое развитие деформаций в горной породе под пятном контакта, компонента ВД напряженного состояния характеризуется модулем объёмной деформации К, компонента ДС – модулем сдвига G. Совместное действие нагрузок ВД и ДС на горную породу под пятном контакта следует характеризовать коэффициентом поперечного расширения: отношением поперечной деформации , вызываемой девиаторным напряжением, к продольной деформации , вызываемой гидростатической нагрузкой,

^.

Минимального значения коэффициент поперечного расширения достигнет при отсутствии поперечной деформации в ядре сжатия. Этот случай соответствует изменению объема ядра сжатия при вдавливании индентора, происходящему без изменения формы ядра, и .

Если считать, что горная порода представляет собой несжимаемый материал, то величина при вдавливании индентора достигнет своего предельного значения 0,5 (при отсутствии разрушения); при этом ядро будет менять свою форму без изменения объема и . Последний случай соответствует основному физическому положению методики определения механических свойств горных пород Л.А.Шрейнера, согласно которому в горной породе под вдавливаемым индентором развивается пластическая деформация.

Реализация условия ВД + ДС в горной породе под площадкой давления приводит к возникновению в ядре сжатия катакластического течения, особенностью которого является дилатансионное увеличение объема ядра сжатия при росте сдвиговой деформации в нем в соответствии с уравнением , где – коэффициент пропорциональности.

Особенностью развития объемной деформации в ядре сжатия при вдавливании индентора определяется соотношением девиаторной и шаровой компонент напряженного состояния: неоднородность отношения в ядре сжатия определяет неоднородное развитие отрицательной дилатансии и усилий, передаваемых ядром, на окружающую его горную породу. В части ядра, где отношение изменяется от нуля до 0,23 (0,638 < z/a < 1,0, z – ось симметрии задачи), увеличение контактного давления приводит к росту необратимой объемной деформации в результате множественного развития трещин нормального отрыва и разрыхления горной породы; с уменьшением Z и увеличением отношения до 0,8 дилатансионное разрыхление горной породы в ядре сжатия ослабляется вплоть до его полного исчезновения и развития дилатансионного дробления горной породы (измельчения), протекающего с одновременным множественным разрушением элементов сухого трения Сен-Венана, уплотнением, агрегированием и компактированием частиц возникающего полидисперсного порошкообразного материала.

Если обозначить через работу упругого деформирования горной породы под пятном контакта, где k – работа деформирования единицы объема породы, V – объем очага разрушения, то энергоемкость процесса вдавливания индентора можно описать выражением, близким по форме записи к закону измельчения П.А. Ребиндера:

где – эффективная энергия разрушаемого тела, S_s – величина свежей поверхности, полученной при вдавливании индентора в горную породу, A_StV – работа сил трения элементов Сен-Венана в ядре сжатия, А_к – работа компактирования продуктов измельчения.

Появление нелинейного участка на графике F – δ вызвано протеканием катакластического течения в образце горной породы под пятном контакта. Это означает, что увеличение контактного давления Р_к в неупругой области деформирования от условного предела текучести горной породы Р_о до величины её твердости H связано с энергетическими затратами А_р, идущими на развитие объёмного дробления, сопровождаемого процессами агрегации и компактирования частиц порошкообразного материала. Увеличение необратимой объёмной деформации в нижней части ядра и рост дисперсности порошка в его верхней части при возрастании Р_к увеличивает коэффициент передачи ядром осевого усилия на целик и снижает сопротивление ядра сжатия сдвигу, приводит к различному росту продольной ε₁ и радиальной ε₃ деформаций ядра сжатия при вдавливании индентора.

Изменение ν при вдавливании индентора в горную породу определяется отношением законов изменения модуля объемной деформации и модуля сдвига

ν = [(ЗК/2G) – 1] / [(ЗК/G) + 1].

Вид функций К = К(Р_г), G = G(τ_i) различен в силу того, что с ростом контактного давления закономерности деформирования горной породы ядра сжатия при сдвиге и всестороннем сжатии различны: если ε_г → const, то γ_i → ∞.

Увеличение объёмной деформации ядра при вдавливании индентора вызовет рост коэффициента ν. Разрушение горной породы произойдёт при достижении им критического значения ν_к, соответствующего потери сдвиговой устойчивости горной породы ядра сжатия. Развитию горизонтальных усилий со стороны ядра на окружающую его горную породу препятствует недонасыщение жидкостью полостей трещин нормального отрыва в нижней части ядра сжатия в результате дилатансионного упрочнения ядра и процессы агрегирования и компактирования продуктов измельчения в верхней его части.

Развитие в ядре сжатия катакластического течения означает, что

• повторное вдавливание индентора не вызовет деформационного упрочнения горной породы под пятном контакта;

• на разрушение горных пород вдавливанием должен оказывать влияние коэффициент изотермической сжимаемости жидкости β: чем меньше β, тем раньше должно возникать разрушение горной породы под индентором;

• при действии на горную породу постоянным контактным давлением, превышающем величину условного предела текучести горной породы, должно реализовываться задержанное разрушение;

• разрушение горной породы под индентором можно ускорить искусственным стимулированием сдвиговой деформации ядра сжатия.

6.2.4. Стимулирование разрушения горной породы при вдав-ливании индентора. Можно отметить следующие пути облегчения внедрения индентора в горную породу.В основе предлагаемых путей – снижение работы образования свежей поверхности при множественном развитии трещин нормального отрыва в минералах горной породы, находящихся в ядре сжатия, и стимулирование сдвиговой неустойчивости горной породы ядра сжатия под индентором.

Исследованиями Р.М.Эйгесеса установлено, что величина модуля нормальной составляющей главного вектора сил, необходимых для отлома консоли и действующих со стороны деформируемой горной породы ядра сжатия на консоль, значительно меньше действующей осевой нагрузки на индентор (в 20 – 30 раз). Связано это с тем, что ядро сжатия передает только малую часть осевого усилия на консоль.

Для повышения эффективности передачи осевого усилия ядром сжатия и последующего облегчения выкалывания горной породы под индентором необходимо, чтобы порода ядра обладала способностью создавать квазигидростатическое давление на консоль. Это означает, что необходимо добиться существенного возрастания удельной поверхности горной породы, находящейся в ядре сжатия. Использование бурового раствора для изменения эффективности разрушения горной породы под индентором представляется наиболее естественным способом воздействия на дисперсность ядра сжатия. Опережающая фильтрация при положительном дифференциальном давлении в условиях существенного нарушения межгранулярной и трещинной проницаемости горной породы, происходящей при вдавливании в породу зуба долота и его проскальзывании, обеспечивает поступление дисперсионной среды бурового раствора в горную породу забоя на глубину, превышающую глубину формирования ядра сжатия.

Если добавки химических соединений в буровой раствор дополнительно обеспечат снижение зернограничного трения при трансляционно-ротационном движении зерен минералов в ядре сжатия, будут препятствовать компактированию измельчаемой горной породы, то это ускорит процесс разрушения вдавливанием индентора.

Стимулировать развитие сдвиговой неустойчивости в горной породе ядра сжатия должен сам вдавливаемый в горную породу индентор, для этого ему достаточно придать вращение при вдавливании. Наши исследования показали, что в этом случае удается разрушать горную породы ядра сжатия при значительно меньших осевых усилиях (получать выкол уже на стадии упругого деформирования горной породы при вдавливании индентора). Отрицательной стороной такого воздействия на горную породу является возрастание абразивного износа индентора.

Для облечения внедрения индентора в горную породу необходимо вводить в буровой раствор химические соединения, стимулирующие снижение эффективых напряжений в ядре сжатия, т.е. приводящие к уменьшению коэффициента сжимаемости дисперсионной среды промывочной жидкости. В этом случае при меньших осевых усилиях произойдет сдвиговое разрушение вследствие роста порового давления в дилатансионно-деформируемом ядре сжатия горной породы под площадкой давления.

Дата добавления: 2015-08-13