Влияние литологических факторов на колекторские свойства, страница 7

Механическая прочность горных пород определяется минералогическим составом слагающих их зерен и цемента, характером связей между ними и степенью выветрелости отдельных минералов, Прочность на сжатие осадочных пород колеблется в очень ши­роких пределах, от 1 до 400 МПа. Прочность тех же пород на разрыв, изгиб и сдвиг составляет лишь десятые и сотые доли от прочности их на сжатие. Механическая прочность магматических пород обычно больше, чем метаморфических (табл. )

Величина временного сопротивления сжатию у магматических пород в среднем колеблется от 100 до 500 МПа, у метаморфических — от 80 до 300 МПа и у сцементированных осадочных — от 2 до 400 МПа. Наличие сланцеватости у метаморфических пород обусловливает их механическую анизотропность. Прочность магматических и метаморфических пород изменяется в зависимости от степени их выветрелости.

Среди магматических пород большую стойкость против выветривания имеют эффузивные породы (андезит, базальт, диабаз, и др.), характеризующиеся мелко- или скрытокристаллическим строением.

 Породы интрузивного происхождения (гранит, габбро, диорит, сиенит и др.), имеющие крупнокристаллическое строение, подвергаются более интенсивному выветриванию, которое возрастает с содержанием слюд и полевых шпатов.

Ослабление кристаллизационных связей у вышеприведенных типов пород способствует возникновению трещин. Став трещиноватыми, магматические и метаморфические породы приобретают свойства коллекторов. Большой глубины и протяженности достигают тектонические трещины, сопровождающиеся различными перемещениями пород и мелкой трещиноватостью, переходящей в раздробленность в зонах наибольшей сдавленности. Наибольшее развитие тектонических трещин наблюдается у пород с жесткими связями. Трещины возникают также и у осадочных пород.

Механическая прочность осадочных и сцементированных пород и устойчивость их против выветривания зависит от состава сцемен­тированного материала и от цемента. Механическая прочность известняков изменяется в зависимости от их структуры. Мелкозернистые плотные известняки имеют предел прочности от 10 до 200 МПа, оолитовые известняки — около 20 МПа, известняки-ракушечники — обычно менее 1 МПа и не более 2-3 МПа. Механическая прочность мела колеблется от 10 до 17 МПа. Плотные доломиты имеют большую механическую прочность, превышающую 200 МПа. С увеличением пористости и содержания в доломите кальция механическая прочность его уменьшается.

Наибольшей механической прочностью обладают кварцито-песчаники и песчаники с кремнистым цементом (150-250 МПа), минимальная механическая прочность отмечается у песчаников и алевролитов с глинистым цементом (40-50 МПа).

При трехосном сжатии образцов пород (ангидрит, доломит, известняк, песчаник, глинистый сланец, алевролит, каменная соль) при давлениях и температурах, соответствующих глубинам до 9150 м, показали следующее.

1. Во всех случаях увеличение давления при постоянной температуре увеличивает предел текучести, а повышение температуры при постоянном давлении уменьшает его.

2. Увеличение давления при постоянной температуре повышает предел прочности. Нагревание при постоянном давлении может привести к увеличению пластичности пород, характеризующихся механическим напряжением. Нагревание часто приводит к снижению предела прочности в результате устранения механического напряжения.

3. Прочность пород (за исключением каменной соли) на любой  глубине превышает прочность при атмосферных условиях.

4. Прочность известняка, глинистого сланца и алевролита при комнатной температуре превышает их прочность при 300°С приблизительно на 50%, а прочность каменной соли различается приблизительно в 7 раз. Нагревание до 300°С незначительно влияет на прочность и пластичность ангидрита, доломита, песчаника, сланца.