Горная среда, горная порода, полезные ископаемые (часть 3)

Под изучением состава горных пород подразумевается: определение вещественного состава их, исследование морфолого-минералогических ассоциаций, образующих полезное ископаемое, изучение минералогического состава, химического, т. е. определение химических элементов и соединений; определение гранулометрического и микроагрегатного составов залежи.
Наряду со структурой, текстурой полезных ископаемых особое значение имеет изучение их пористости; особенно важно знать эффективную, или открытую, пористость, которая определяет возможность осуществления многих геотехнологических методов, так как позволяет, перемещаться в массиве рабочим агентам и полезному ископаемому под воздействием градиентов давления.
Наибольшее значение для геотехнологических методов имеют гидравлические свойства горного массива. Фильтрационные (или коллекторские) свойства горного массива связаны с его пустотностью, проницаемостью и способностью смачиваться различными жидкостями. Оценка горного массива как коллектора делается на основании исследований его пустотности. Общая пористость определяется отношением объема пустот и пор к объему горной породы. Динамическая пористость характеризует объем только тех пор, по которым может фильтроваться жидкость. Площадь поверхности, образуемая стенками пустот и пор, является одной из важнейших геотехнологических характеристик горной породы. Следовательно, проницаемость зависит от степени открытости поровых каналов, формы и размера частиц, сложности путей течения.
Свойство горных пород пропускать через себя жидкости и газы характеризуется коэффициентом проницаемости Кп (мкм2) и коэффициентом фильтрации Кф (м/сут, см/с), которые связаны между собой соотношением

где ρж — плотность жидкости; μ — вязкость жидкости.
Имеется много способов определения коэффициента фильтрации.
Для целей геотехнологии проницаемость горных пород следует определять в натурных условиях путем опытных нагнетаний и откачек воды в скважинах, Установлено, что проницаемость горных пород для газа значительно выше, чем для сильноминерализованной воды, так как на поверхности каналов движения образуются адсорбционные полимолекулярные слои и разбухают глинистые частицы, что уменьшает поперечное сечение каналов. На проницаемость оказывают влияние и такие свойства пород, как сжимаемость, упругость, пластичность, зависящие от давления. Различают абсолютную, эффективную и относительную проницаемости пород. Первая характеризует пропускную способность образца для воздуха при атмосферном давлении и вычисляется по линейному закону фильтрации. Для разных жидкостей проницаемость различна и называется фазовой (или эффективной). Отношение эффективной проницаемости к абсолютной называется относительной проницаемостью пород. Для определения проницаемости пород в натурных условиях надо исходить из конкретных особенностей залегания и учитывать внутреннее давление, температуру и физико-химические свойства жидкостей (химический состав, минерализацию, вязкость, плотность и др.).

---