Колонковое и керновое бурение - Оценка степени трещиноватости горных пород

Оценка степени трещиноватости горных пород

Совокупность трещин, разбивающих массивы пород, называют трещиноватостью горных пород. Степень трещиноватости вместе с другими тектоническими нарушениями характеризует структуру массива пород, ее пространственную неоднородность и анизотропность свойств, влияет на прочность и устойчивость пород (деформируемость, водопроницаемость, влагоемкость, сейсмостойкость, твердость, буримость).

Критерии оценки степени трещиноватости

Критерием количественной оценки степени трещиноватости выбирают показатели, учитывающие размеры и густоту трещин.

Различают три вида показателей:

Ø  линейные(количество и размеры трещин на единицу длины обнажения, горной выработки, скважины)

Ø  распределенные по площади(количество, размеры и раскрытость трещин на единицу площади)

Ø  объемные(количество, площадь стенок и объем трещин на единицу объема породы)

По исследованиям ВИТРа наиболее полно трещиноватость проявляется в степени раздробленности керна на столбики и обломки. Показателем раздробленности может служить удельная кусковатость Куд (число кусков, обломков или столбиков на 1 м выхода керна). Чем выше выход керна, тем достовернее оценка трещиноватости породы по удельной кусковатости керна. Этот показатель отражает истинную трещиноватость породы в массиве и меньше зависит от технологии бурения, чем такой показатель, как выход керна Вк. Между удельной кусковатостью керна и основными показателями бурения существует корреляционная связь, коэффициенты которой находятся в пределах 0,71- 0,96.

Приближенно трещиноватость пород можно оценивать по выходу керна, который, однако, не является показателем, характеризующим только трещиноватость породы. Поэтому за основной критерий, позволяющий оценивать степень трещиноватости пород при бурении, принята удельная кусковатость керна, в качестве косвенного - выход керна.

Для более точного определения степени трещиноватости породы (например, при экспериментальных исследованиях) используется еще один дополнительный критерий - показатель трещиноватости породы W, который вместе с удельной кусковатостью керна позволяет более точно оценивать нарушенность горных пород, их структурные и текстурные особенности: Формула 2:

W=DkKуд  λ / tgβ

где    Dк - диаметр керна, м;

 Куд - удельная кусковатость керна, шт/м;

 λ - опытный коэффициент, учитывающий степень вторичного дробления породы; для расчетов среднее значение этого показателя может быть принято равным 0,7;

 β - угол встречи плоскости трещины с осью скважины, градус.

Применение перечисленных критериев позволяет получить достаточно полную характеристику трещиноватости пород геологического объекта. Классификация пород по трещиноватости применительно к вращательному колонковому бурению приведена в Таблица 4

 

Таблица 4- Классификация горных пород по трещиноватости для колонкового вращательного бурения (ВИТР)

Группы гор­ных пород по трещино­ватости

Степень трещиноватости горных пород

Критерии оценки степени трещиноватости горных пород

Удельная кусковатость керна Куд, шт/м

Показатель трещиноватости W, ед/об

Удельная кусковатость керна Куд, шт/м

Показатель трещиноватости W, ед/об

Выход керна Вк, %

1

Монолитные

1-5

До 0,50

100-70

2

Слаботрещиноватые

6-10

0,51-1,00

90-60

3

Трещиноватые

11-30

1,01-2,00

80-50

4

Сильнотрещиноватые

31-50

2,01-3,00

70-40

5

Весьма и исключительно сильно­трещиноватые

51 и более

3,01 и более

60-30 и менее