Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199

Рис. 1.7. Испытание об- Рис. 1.8. Зависимость между дифференциальным на-

разца при трехосном пряжением Ci-аз и деформацией е, при различных

сжатии (осевое сжатие давлениях всестороннего сжатия (бокового давле-

CTi) при всестороннем ния).

давлении флюида, обес- шифр кривых - величина всестороннего сжатия, мпа

печивающем условие 02=

=<Т.ч

ния предельных напряжений и предела прочности существенно увеличиваются при увеличении всестороннего (имитирующего боковое сжатие) давления. На графике рис. 1.8 показана связь различия напряжений 0i-03 с относительной деформацией образца по длине Ei в зависимости от давления обжима (бокового давления).

Как видно из графика, на характер кривых зависимости ei от Oi-03 существенно влияет величина всестороннего давления. При низком всестороннем давлении в результате хрупкого разрушения породы образуются трещины при явном падении напряжения в момент разрыва, в то время как при высоких давлениях всестороннего обжима может фиксироваться значительная деформация при отсутствии признаков уменьшения нагрузки.

Величина всестороннего давления оказывает исключительно большое влияние на характер и ориентацию трещин (рис. 1.9). Если давление обжима низкое (ниже 3,5 МПа), образуются трещины, неправильной формы (рис. 1.9, а). При всестороннем давлении от 3,5 до 10 МПа в результате испытания при трехосной нагрузке образуются трещины правильной геометрической формы диагонального простирания (рис. 1.9, б, б); при давлении обжима выше 20 МПа диагональные трещины пересекаются симметрично (рис. 1.9,в). Дальнейшее увеличение всестороннего слатия (30- 70 МПа) приводит к образованию многочисленных симметричных трещин и сопровождается заметным уменьшением высоты образца (рис. 1.9, г, г). При величине всестороннего давления порядка 100 МПа трещины не образуются (рис. 1.9, д).

Связь между направлением главных напряжений, тангенциальным напряжением и положением образующихся трещин для песча-

Рис. 1.9. Результаты испытаний образцов при трехосном нагружении и различных давлениях всестороннего сжатия Оз.

Значения (Гз, МПа: а - О; 6 - 3.5; б- 10; в-21; г-35; г-70; д- 100

Рис. 1.10. Схема действия основных и тангенциальных напряжений. / - плоскость максимального тангеицналь-иого напряжения (расчетного); 2 - угол внутреннего трення; главные напряжения: сг*1 - наибольшее, сг*з - наименьшее; образующиеся трещины располагаются под углом 30° к оси максимального напряжения

Рис. 1.11. Расположение сопряженных и ортогональных трещин относительно оси складки.

Трещниы; 1 - поперечная. 2 - ортогональные, 3 - продольные; 4 -ось складкн; сопряженные трещины: 5 - правосторонние, 6 - левосторонние

ника схематично представлена на рис. 1.10. В двух главных направлениях, вертикальном и горизонтальном, показаны оси наибольших главных напряжений Oi и наименьших главных напряжений 03. Плоскость, в которой возможно максимальное тангенциальное напряжение, составляет с осью наибольшего главного напряжения угол 30°. Угол между наиболее вероятным и действительным направлением тангенциального напряжения (30°) представляет собой угол внутреннего трения.

1.2.2. Трещинообразование как следствие геологических процессов

Трещины, по определению Стирнса и Фридмана [2], могут иметь общее происхождение, если они развивались в условиях одного и того же неизменяющегося напряженного состояния. Такие трещины называются сопряженными. В этом случае (рис. 1.11) система образующихся трещин включает лево- и правосторонние тангенциальные трещины, появившиеся в результате действия наибольшего главного напряжения, совпадающего по направлению с поперечной трещиной. Сопряженные тангенциальные трещины образуют правильную систему трещин с малой раскрытостью, которые лежат в плоскостях, пересекающихся под углом 60°. Следует отметить, что такая трещинная система требует для построения обшей схемы трещиноватости и распределения напряжений знания только общей ориентации трещин.

И, наоборот, ортогональные трещины, пересекающиеся под углом 90°, могут оказаться следствием более чем одного напряженного состояния, даже если не исключается общий геологический источник процессов трещинообразования.

1.2.2.1. Трещины, обусловленные дизъюнктивными нарушениями (тектоническими подвижками)

Чтобы понять, каким образом влияют величины трех главных напряжений (01>02>0з) на характер геологических деформаций горных пород, приведем ряд примеров. В этих примерах распределение напряжений связывается с образованием сбросов и трещин скольжения (смещения).