Основы технологии

Физические основы технологии

Основы технологии-схемаФизическое явление изменения объёма твёрдых тел под воздействием сдвиговых напряжений получило название дилатансии.  Влияние дилатансии на изменение физического состояния и свойств горных пород при статических нагрузках широко изучалось в І половине ХХ века ведущих научных центрах США, Великобритании и России. В результате исследований было установлено, что в статике аномалия деформационного поведения горных пород, связанная с дилатансионными процессами становится заметной, когда интенсивность одноосного нагружения превышает 2/3 предела прочности: она проявляется в опережающем росте поперечных деформаций, вызывающих эффект разуплотнения деформируемой среды. Это разуплотнение, имеющее характер межзернового или внутризернового микроразрушения, является необратимым и сопровождается изменением свойств пород — плотности, прочности, пористости, фильтрационной проницаемости, скорости распространения упругих волн и деформационных характеристик. Несмотря на существенную зависимость свойств горных пород от степени их дилатансионного разуплотнения этот эффект считался не имеющим практического применения, т. к. заметное изменение свойств пород наблюдалось непосредственно перед разрушением. Исследования дилатансионных процессов при динамических (импульсных) воздействиях, проведенные Институтом геофизики НАН Украины в 60-70-тых годах ХХ века, показали совершенно иную картину: при достаточно высокой неравномерности напряженного состояния дилатансионные процессы протекают уже при напряжениях, составляющих всего 3-5% предела прочности, вызывая необратимое изменение плотности, пористости, прочности, проницаемости породы.

В чистых малопористых песчаниках, кварцитах, гранитах, известняках, доломитах, солях, сильнометаморфизованном каменном угле и др. заметное разуплотнение происходит уже практически с момента прихода импульса давления, т. е. при очень малых (по сравнению с прочностью пород) напряжениях. Дилатансионное разуплотнение пород носит характер образования и подрастания микро- и макродефектов их структуры за счет увеличения площадок скольжения и разрыва с ненулевым раскрытием, которое может рассматриваться как искусственная пористость породы. Важно, что, в отличие от процессов разрушения, увеличение пористости дилатансионного происхождения происходит достаточно равномерно по всему деформирующемуся объему, что обуславливает равномерное изменение геотехнологических свойств породы.

Дилатансионная технология разработана для применения в различных отраслях горнодобывающей промышленности. Наиболее благоприятные условия ее применения открываются в нефтегазодобывающей промышленности в качестве технологии интенсификации добычи углеводородов.

Наукоемкость

Дилатансионная технология является наукоемкой технологией; на ее разработку с последующей апробацией было затрачено более 40 лет. По результатам работ с 1971 по 2010 год выпущено 21 методическое пособие, опубликовано 9 монографий, последняя из которых – «Защита обсадных колонн при взрывных работах в скважинах» выпущена в 2009 г., а монография – «Дилатансионные технологии дегазации каменноугольных структур» выйдет из печати в будущем году. Большинство разработок и инженерных решений защищены авторскими свидетельствами и патентами СССР, России и Украины.