Физико-механические свойства горных пород

Различные горные породы, образовавшиеся за долгие годы существования нашей планеты, отличаются по множеству показателей. Для специалистов, чья деятельность связана с бурением скважин, имеют значение основные физико-механические свойства горных пород. Эти показатели мы кратко рассмотрим в данной статье.

В числе важных для специалиста по бурению физико-механических свойств горной породы одни из важнейших мест занимают прочность и твердость материала. Под прочностью понимается способность противостоять какому-либо направленному на ее разрушение действию: сжатию, изгибу, разрыву или скалыванию. Твердость является показателем, оказывающим наибольшее влияние на механическую скорость бурения и определяющее величину внедрения в буримую породу резцов бурового долота. Твердость горной породы характеризует показатель того, какое сопротивление она оказывает при давлении твердым предметом без получения им остаточных деформаций. Агрегатная твердость подразумевает общую оценку твердости горной породы с ее поликомпонентным составом, в то время как отдельные минералы, ее составляющие, будут отличаться своим показателем твердости, которая именуется относительной. При этом именно агрегатная твердость будет определяющей для показателя механической скорости бурения.

Шкала Мооса относительной твердости минералов

Шкала Мооса относительной твердости минералов

Для определения относительной твердости минералов в качестве примера можно привести шкалу Мооса. В соответствии с этой шкалой такой материал как кальцит при давлении на него ножом легко получает царапины на своей поверхности, что соответствует показателю твердости 3, а топаз, сам не получая повреждений, легко царапает стекло, но поддается обработке алмазом, что относит его к категории твердости 8.

Упругость, или способность восстанавливать исходную форму и объем после деформации, — еще одна характеристика горной породы. Ее противоположностью можно назвать показатель пластичности, то есть способности деформироваться под воздействием внешних сил, не разрушаясь. Также выделяется показатель того, насколько легко разрушается порода вследствие ударов без заметного изменения формы (что в свою очередь напрямую связано с показателем пластичности).

Все эти показатели непосредственно влияют на процесс бурения скважин и должны учитываться при проведении работ в различных геологических условиях. Это далеко не полный перечень основных физико-механических свойств горных пород.