深部井眼巖石可鉆性與巖石力學特性實驗研究.pdf

1、深部硬地層快速鉆井問題是深井超深井鉆井中的一大技術難題，是制約深井超深井鉆井發(fā)展的技術關鍵。深部井眼巖石力學特性的研究，特別是深部井眼巖石可鉆性的研究是實現(xiàn)這一技術的關鍵。只有清楚的了解和掌握地層巖石的可鉆性規(guī)律，才可能有針對性的優(yōu)選鉆頭、優(yōu)化設計參數(shù)，從而提高鉆井速度。而針對深井井底條件下的巖石可鉆性進行預測和計算是專家和工程界同行們都很重視但尚沒有完全解決的問題。因此本文在實驗和理論分析的基礎上，從研究深部地層井壁巖石力學性質入手，

2、對深部井眼巖石的可鉆性規(guī)律進行了研究。由于現(xiàn)行的巖石可鉆性評定方法，是通過鉆井取芯，并進行室內實驗和測定得到巖石可鉆性級值，但是室內實驗需要大量的現(xiàn)場巖芯且由于經(jīng)濟和技術的原因，不可能對整個地層取芯，難以建立連續(xù)剖面，不能反映不均勻地層巖石性質的變化以及巖石在地下所處的高溫、高壓情況，導致鉆頭選型和使用上存在很多問題。因此本文最后提出了一種利用聲波測井資料預測巖石可鉆性的方法。本文的主要內容歸納如下：
　　 首先，系統(tǒng)的開展了深

3、部井眼鉆井圍巖應力分布規(guī)律研究；分析了深部井眼巖石的原始應力狀態(tài)，給出了原始地應力的計算方法；分析了深部直井眼圍巖應力狀態(tài)，建立了深部直井眼鉆井圍巖應力的基本方程，研究了深部直井眼鉆井圍巖應力的分布規(guī)律；通過對深部斜井眼鉆井圍巖應力狀態(tài)的分析，得出了深部斜井眼圍壓應力的分布規(guī)律，為研究深部井眼的巖石可鉆性等參數(shù)奠定了基礎。
　　 其次，開展了深部井眼巖石可鉆性及巖石力學參數(shù)實驗研究；常溫常壓下，通過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)的室內實驗及分析，建立了巖石可鉆性與巖石力學參數(shù)間的相關關系，得出了深部井眼巖石可鉆性與巖石力學參數(shù)間的相關方程。
　　 然后，對深部井眼圍壓條件下巖石可鉆性等力學參數(shù)進行了研究；通過圍壓條件下巖石力學參數(shù)的室內實驗，建立了巖石力學參數(shù)與圍壓之間的定量關系；通過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算模型。
　　 另外，本文還研究了高溫高壓對巖石可鉆性的影響，結果表明，高壓對