Тепломассоперенос в породах при воздействии на них взрыва

После помещения образца породы, насыщенного 5 %-ным водным раствором NaCl , в кернодержатель и создания гидрообжима (30 – 60 МПа), моделирующего горное давление, сосуд высокого давления заполнялся глинистым раствором, обработанным понизителем водоотдачи - КМЦ (1,5%). Взрывное воздействие осуществлялось при статическом перепаде давления на глинистую корку _р 2 МПа в сосуде высокого давления, заполненном глинистым раствором. Контролировалось перемещение флюида в керне с помощью сосуда Мариотта, находящегося вне сосуда высокого давления. Трубопровод от кернодержателя подключался к сосуду Мариотта, заполненного подкрашенной жидкостью до уровня 0 – 0. Само подключение трубопровода осуществлялось после завершения формирования глинистой корки на торце керна и практическом отсутствии водоотдачи глинистого раствора. Снижение или повышение уровня жидкости в прозрачном капилляре Z при взрыве позволяло судить о направлении перемещения флюида в керне. Схема стенда приведена на рисунке №3.13.

В образцах группы А жидкость при взрыве движется к взрыву несмотря на достаточно большую репрессию . Ниже точки L через нижний конец капилляра прорывается воздух. При первом взрывном воздействии интенсивность движения жидкости в пористой среде выше, чем при повторном взрывном воздействии. При использовании образцов группы Б перемещение жидкости при взрывах отсутствует.

Интенсивное движение флюида в керне «к взрыву» сопровождается изменением физико-механических свойств породы в окрестности торца, в сторону которого направлено движение флюида. Это обнаружено по окрашиванию слоя минералов в окрестности торца керна при закачке в него газообразного гелия. Известно, что окрашивание минералов в сине – зеленый цвет газообразным гелием, имеет место при возникновении в них внутрикристаллических дефектов. Высокая концентрация внутрикристаллических дефектов в минералах приведет к увеличению объема минералов и породы в целом (разрушительной дилатансии) в окрестности торца керна.

На рисунке №3.15 представлены результаты исследований по образованию зон разрушительных дилатансий в кернах при взрывном воздействии. Условно показано положение заряда взрывчатого вещества (ВВ) относительно керна и приведена протяженность зоны разрушительной дилатансии в зависимости от длины керна.

В образцах группы Б не было отмечено образования зоны дилатансии даже при увеличении массы ВВ в 10 раз.

Использование в опытах образцов группы А с просверленным каналом длиной 10 см в керне длиной 15 см показало, что при и взрывном воздействии, вокруг канала возникала не только зона с дефектами в минералах, но и зона разрушения минералов породы. На рисунке № 3.16 схематично показаны зона разрушения минералов и зона с малой концентрацией дефектов в минералах. Последняя уже при комнатной температуре постепенно исчезает, в то время как зона разрушения, не обладающая реальной прочностью, может быть вынесена потоком флюида из керна.

Контроль за температурой в канале осуществлялся термопарами ХК, установленными в канале до кольматации. Использование в опытах кернов группы Б показало отсутствие изменения температуры в канале, закольматированном глинистыми частицами, при взрывах зарядов гексогена от 1 г до 30 г на расстоянии 25 см от торца керна. Ошибка при измерении температуры не превышала 0,5 градусов С. Термопара после воздействия сохранялась в полной исправности, хотя и подлежала замене при каждом взрыве.

Рис. №3.18 Регистрация температуры в просверленном канале при взрывном воздействии и наличии репрессии

Образцы группы А.

2- T после взрывного воздействия от подрыва детонатора;

1 -исходное значение температуры. Образцы группы Б.

Изменения температуры не отмечено.