深部井眼巖石可鉆性與巖石力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、深部硬地層快速鉆井問(wèn)題是深井超深井鉆井中的一大技術(shù)難題，是制約深井超深井鉆井發(fā)展的技術(shù)關(guān)鍵。深部井眼巖石力學(xué)特性的研究，特別是深部井眼巖石可鉆性的研究是實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)的關(guān)鍵。只有清楚的了解和掌握地層巖石的可鉆性規(guī)律，才可能有針對(duì)性的優(yōu)選鉆頭、優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，從而提高鉆井速度。而針對(duì)深井井底條件下的巖石可鉆性進(jìn)行預(yù)測(cè)和計(jì)算是專家和工程界同行們都很重視但尚沒(méi)有完全解決的問(wèn)題。因此本文在實(shí)驗(yàn)和理論分析的基礎(chǔ)上，從研究深部地層井壁巖石力學(xué)性質(zhì)入手，

2、對(duì)深部井眼巖石的可鉆性規(guī)律進(jìn)行了研究。由于現(xiàn)行的巖石可鉆性評(píng)定方法，是通過(guò)鉆井取芯，并進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和測(cè)定得到巖石可鉆性級(jí)值，但是室內(nèi)實(shí)驗(yàn)需要大量的現(xiàn)場(chǎng)巖芯且由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的原因，不可能對(duì)整個(gè)地層取芯，難以建立連續(xù)剖面，不能反映不均勻地層巖石性質(zhì)的變化以及巖石在地下所處的高溫、高壓情況，導(dǎo)致鉆頭選型和使用上存在很多問(wèn)題。因此本文最后提出了一種利用聲波測(cè)井資料預(yù)測(cè)巖石可鉆性的方法。本文的主要內(nèi)容歸納如下：
　　 首先，系統(tǒng)的開展了深

3、部井眼鉆井圍巖應(yīng)力分布規(guī)律研究；分析了深部井眼巖石的原始應(yīng)力狀態(tài)，給出了原始地應(yīng)力的計(jì)算方法；分析了深部直井眼圍巖應(yīng)力狀態(tài)，建立了深部直井眼鉆井圍巖應(yīng)力的基本方程，研究了深部直井眼鉆井圍巖應(yīng)力的分布規(guī)律；通過(guò)對(duì)深部斜井眼鉆井圍巖應(yīng)力狀態(tài)的分析，得出了深部斜井眼圍壓應(yīng)力的分布規(guī)律，為研究深部井眼的巖石可鉆性等參數(shù)奠定了基礎(chǔ)。
　　 其次，開展了深部井眼巖石可鉆性及巖石力學(xué)參數(shù)實(shí)驗(yàn)研究；常溫常壓下，通過(guò)深部井眼巖石可鉆性、巖石彈性參

4、數(shù)、巖石硬度和塑性系數(shù)的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及分析，建立了巖石可鉆性與巖石力學(xué)參數(shù)間的相關(guān)關(guān)系，得出了深部井眼巖石可鉆性與巖石力學(xué)參數(shù)間的相關(guān)方程。
　　 然后，對(duì)深部井眼圍壓條件下巖石可鉆性等力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了研究；通過(guò)圍壓條件下巖石力學(xué)參數(shù)的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，建立了巖石力學(xué)參數(shù)與圍壓之間的定量關(guān)系；通過(guò)圍壓條件下的巖石可鉆性分析，建立了不同圍壓條件下的巖石可鉆性計(jì)算模型。
　　 另外，本文還研究了高溫高壓對(duì)巖石可鉆性的影響，結(jié)果表明，高壓對(duì)