Существует 3 группы горных пород:
- осадочные,
- метаморфические,
- магматические.
Фильтрационно-емкостные свойства горных пород позволяют вмещать и пропускать через себя жидкость и газы.
Твердость Горных пород
Твердость - характеристика прочности горных пород.
Скорость бурения скважин на нефть и газ в большой степени зависит от твердости горных пород.
Нередко твердость пород определяется по шкале Мооса, по которой в качестве эталонов твердости выбрано эталонных 10 минералов.
Основан на способности более твердого минерала царапать более мягкий.
Метод не точен и показывает лишь диапазон твердости.
Метод актуален в полевых условиях, когда нужна грубая идентификация минералов.
Существует шкала Кнупа, которая тоже обеспечивает сопоставление твердости.
Название минералов (материалов) | Твердость горных пород | |
по шкале Мооса | по шкале Кнупа | |
Тальк | 1 | 12 |
Гипс | 2 | 32 |
Известковый шпат | 3 | 135 |
Плавиковый шпат | 4 | 160 |
Апатит | 5 | 400 |
Стекло | 6 | 500 |
Кварц | 7 | 1250 |
Топаз | 8 | 1550 |
Корунд | 9 | 1900 |
Карбид вольфрама | 9,5 | 2800 |
Алмаз | 10 | 8300 |
Метод измерения путем вдавливания специального пуансона (метод Шрейнера).
Твердость породы определяется по нагрузке на пуансон в момент ее разрушения.
Количественно твердость определяется отношением разрушающей силы к площади пуансона.
Во время нагружения пуансона при определении твердости породы регистрируется нагрузка и показывается диаграмма деформации.
По диаграмме определяют твердость рш, условный предел текучести δт, коэффициент пластичности Кпл и удельную контактную работу разрушения As.
Горная порода | Твердость рш· 107Па | Условный предел текучести, δт · 107Па , | Коэффициент пластичности, Кпл | Модуль упругости первого рода (модуль Юнга) , Е · 1010Па | Удельная контактная работа разрушения As · 105Дж/м2 |
Гипс | 25-40 | 15-35 | 1,8-3,7 | 0,6-1,4 | 0,2-0,5 |
Аргиллит и глинистые сланцы | 20-75 | 15-40 | 1.3-3,3 | 0,5-0,9 | 0,3-0,4 |
Алевролит с карбонатным базальным цементом | |||||
70-90 | 40-50 | 2,2-3,3 | 0,4-1,2 | 0,8-1,3 | |
Мрамор | 95-130 | 65-70 | 2,2-3,0 | 3,5 | 1,3 |
Ангидрит | 105-140 | 40-95 | 2,1-4,3 | 1,8-5,4 | 0,5-1,2 |
Известняк плотный | 110-200 | 50-110 | 1,7-2,8 | 2-5 | 0,7-2,8 |
Песчаник среднезернистый с карбонатным цементом |
170-300 | 140-210 | 1,7-2,8 | 1,8-2,5 | 2,2-2,8 |
Доломит плотный | 250-320 | 150-220 | 2,5-4,5 | 5-8 | 1,7-3,4 |
Гранит (уральский) | 300-370 | 220-300 | 1,4-1,9 | 4,1-5 | 2 |
Базальт | 390 | 140 | 4,2 | 3,3 | 16,9 |
Диорит кварцевый (уральский) | 410 | 340 | 1,4 | 4,5 | 2,5 |
Сиенит (уральский) | 570 | 480 | 2,2 | 8,8 | 14,6 |
Диабаз (кольский) | 630 | 500 | 1,5 | 10 | 5,1 |
Кварцит (карагандинский) | 580-630 | - | 1,0 | 6,9-7,3 | 4-6 |
Роговик эгириновый (криворожский) | 800 | 580 | 2,5 | 10 | 8,5 |
Джеспилит | 810 | - | 1,0 | 10 | 3,6 |
Существуют другие методы определения твердости: Бринеля, Роквелла, Шора, Виккерса.