文章编号:1673-8217(2010)03-0085-03
高研磨性火山岩地层岩石可钻性计算
冯福平1,李召兵2,刘国勇1
(1.提高油气采收率教育部重点实验室 大庆石油学院,黑龙江大庆163318;
2.中国石油大庆油田有限责任公司采气分公司)
摘要:火山岩地层研磨性强,钻井过程中钻头磨损严重,钻头磨损变钝将会导致机械钻速的显著降低;通用钻速方程计算地层岩石可钻性级值的方法,没有考虑钻头磨损对机械钻速的影响,计算所得的地层可钻性级值偏高。通过建立高研磨性地层机械钻速与牙齿磨损量之间的关系模型,对通用钻速方程进行了修正。计算结果表明:钻头使用较长时间时,考虑钻头磨损和不考虑钻头磨损计算所得的可钻性级值存在较大差别,在高研磨性火山岩地层中,考虑钻头磨损所计算出的地层可钻性级值更为真实准确。
关键词:火山岩可钻性;机械钻速;钻头磨损,计算模型
中图分类号:TE21 文献标识码:A
钻井过程中,钻头破碎岩石达到进尺的同时,也会发生自身轮齿的磨损而逐渐变钝甚至损坏,造成钻头破岩效率下降,导致计算所得的岩石可钻性级值相对提高。火山岩地层岩性致密坚硬,研磨性强,加剧了钻头牙齿的磨损程度,导致钻头的进尺降低,起下钻频繁,致使钻井周期延长、钻井成本大幅增加[1-3]。在火山岩地层钻进时,必须考虑研磨性对机械钻速造成的不利影响,这样才能更真实地反映地层岩石的可钻性。
1 火山岩岩石特征
1.1 火山岩岩石形成特征
火山岩是高温粘稠的岩浆冷却固结的产物,岩浆固结的过程是从高温炽热的状态降温并伴有结晶作用的过程。火山岩骨架较其它岩石坚硬,抗压实能力也较其它岩石强,因此火山岩在埋藏过程中受机械压实作用的影响较其它岩石小,使得火山岩的孔隙比其它岩石更容易保存下来。
冷凝固结和压实固结是影响火山岩储层物性及其变化规律的决定性因素,冷凝固结的岩石其孔隙度和渗透率不受后期埋深影响,埋深超过3000m 时相对物性明显好于沉积岩,而压实固结的火山岩碎屑岩类在深层(大于3000m)则均为致密的无效储层[4]。
1.2 火山岩岩石矿物组成
选用松辽盆地北部的火山岩作为研究对象,在某井的3527.125~3571m井段内共取八个岩心样品,求解矿物含量[5]。结果表明,火山岩岩石矿物颗粒主要为石英和长石,两者占组成矿物体积的80%左右,火山岩组成矿物颗粒的硬度较大,磨蚀性系数较高,在钻井过程中钻头磨损严重。在火山岩层段机械钻速较低的原因不仅仅是因为其可钻性较差,同时还包括了由于钻头磨损导致其钻头破岩效率降低的影响,因此在计算其地层岩石可钻性级值时必须把其研磨特性的影响加以考虑。
2 火山岩地层岩石可钻性计算模型
2.1 钻头磨损对机械钻速的影响分析
在用机械方法破碎岩石过程中,钻头在破碎岩石的同时,也受到岩石的磨损而逐渐变钝、损坏,岩石磨损钻井工具的能力,称为岩石的研磨性。火山岩的研磨性一般较高,主要取决于岩石中所含石英、长石成分的多少以及颗粒度。
随着钻头牙齿不断的被岩石磨损,钻头工作效率将显著下降,钻井速度也将随之降低[6]。统计了徐家围子地区营城组火山岩地层多口已钻井资料及钻头磨损情况,当钻压、转速等各种钻进参数保持不变时,机械钻速与牙齿磨损量的关系如图1所示。可以看出,正常钻进情况下,机械钻速随着钻头磨损程度的增大而降低,而且下降的趋势十分显著。
对图1中统计数据进行回归拟合可以得到钻头
收稿日期:2009-11-26
作者简介:冯福平,硕士,1982年生,2005年毕业于大庆石油学院石油工程专业,现从事油气井工程力学方向的教学与科研工作。
石 油 地 质 与 工 程
2010年5月 PET RO LEU M GEO LOGY A ND ENGINEERIN G 第24卷 第3期
图1 机械钻速与牙齿磨损量之间的关系
机械钻速与牙齿磨损量之间的关系为: V =3.3126e
-1.6074h f
(1)
式中:V 机械钻速,m/h;h f 牙齿磨损量,用牙齿的相对磨损高度表示,即新钻头时h f =0,牙齿全被磨光时h f =1。
式(1)中常数3.3126代表在徐家围子地区营城组火山岩地层新钻头刚下井(即h f =0)时的初始机械钻速,是一个统计平均值。在不同地区不同层段以及不同井中该值会发生改变,可通过实际钻井资料获得。当钻头刚下入到井底时,钻头不存在磨损,此时钻头的机械钻速反映的就是钻头在未磨损或有极少磨损状态下的初始机械钻速V 0,则式(1)可以扩展表示为:
V =V 0e -1.6074h f (2)
式(2)即为高研磨性火山岩地层钻头磨损对机械钻
速的影响规律。2.2 牙齿磨损量计算
不同的磨损程度对机械钻速的影响也不一样,因此需要知道钻井过程中的牙齿磨损量。根据杨格牙齿磨损模式[7]
,在钻井所用牙轮钻头尺寸一定的情况下,已知地层的研磨性系数,就可以根据钻井参数预测钻头牙齿的磨损规律,即:
d h d t
=A f Q 1N +Q 2N 3D 2-D 1W 11+C 1h (3)将上式移项并积分,解二次方程得到牙齿磨损的表达式为: h f =
1+2C 1A f (Q 1N +Q 2N 3
)
(D 2-D 1W )T -1
C 1
(4)
式中:A f 地层研磨性系数,mm 3/(kN m );D 1、D 2 为牙轮钻头尺寸系数;Q 1、Q 2 牙轮钻头类型系数;C 1为牙齿磨损系数;W 钻压,t;N 转速,r/min;T 该只钻头的钻进时间,h 。其中D 1、D 2、Q 1、Q 1和C 1值可由参考文献[7]查表求得。
2.3 高研磨性火山岩地层岩石可钻性计算模型
用实钻速度评价岩石的可钻性方法反映了不同地层岩石和技术工艺等多种因素的综合影响,所得的钻速指标可以直接用于制定生产指标。经过大量的实验研究,以地层的非均质为基础,从而建立起来的通用钻速方程应用范围广,不受地区限制[8]
。经现场实钻验证,其宏观准确度可达90%以上,可以满足科学钻井的要求。通用钻速方程的形式为:
V =
131.275.62A
!60B !1.026
C W 1
A N
B H EI C
! e D(MW-1.15)
(5)
式中:W 1 比钻压,t/cm;H EI 有效钻头比水功率,kW/cm 2
;M W 钻井液密度,g/cm 3
;钻压指数A =0.5366+0.1993K d ;转速指数B =0.9250-0.0375K d ;地层水力指数C =0.7011-0.05682K d ;钻井液密度差系数D =0.97673K d -7.2703;K d 地层可钻性级值。
械钻速的影响,因此应该对通用钻速方程进行修正,即应考虑钻头磨损对机械钻速的影响,则联立公式(2)和公式(5)可得修正的高研磨性地层机械钻速计算模型: V =
131.275.62A
!60B !1.026
C W A N B H EI C ! e D(MW-1.15)-1.6074h f (6)
当h f =0即钻头刚入井牙齿无磨损时式(6)同式(5)
相同。
钻速方程中所有的参数除地层可钻性级值以外,其余均为实钻参数,因此通过处理现场实钻参数可以求得地层岩石可钻性级值。对修正后的通用钻
速方程经过数学变换得到地层岩石可钻性级值计算式为:
K d =(ln V -0.5366ln W 1-0.9250ln N - 0.7011ln HE I +7.02703M W -8.506+ 1.6074h f )/(0.1993ln W 1-0.0375ln N - 0.05682ln H EI +0.97673MW -1.312)
(7)
3 实例计算
徐家围子断陷营城组火山岩地层是重要的天然气储层,岩性致密坚硬,研磨性强,可钻性极差。选取该区内2007年9月完钻的徐深141井为例,该井在营城组钻进时消耗掉钻头6只,其钻头使用详细数据如表1所示。根据该井的实际钻井资料,采用通用钻速方程分别得出在考虑钻头磨损和不考虑钻
86 石 油 地 质 与 工 程 2010年 第3期
头磨损时的地层岩石可钻性级值,其计算结果见图2。
表1 徐深141井营城组火山岩地层钻头使用情况统计
钻头直径/mm 钻头类型钻进井段/m 平均机械钻速/(m h -1)钻头使用时间/h 钻头磨损程度215.9HJ T617GH 3574~3686 1.4378:45T 4215.9HJ T637GH 3686~3715 1.2523:40T 3215.9H JT6173723~3765 2.0720:30T 3215.9HJ T637GH 3765~3807 1.9321:40T 7215.9EP6370013807~3875 1.0161:05T 1215.9
HJ T637GH
3882~4024
1.68
84:05
T
6
图2 徐深141井营城组火山岩可钻性分析由计算结果可知,钻头长时间使用时,考虑钻头磨损与不考虑钻头磨损所计算出来的岩石可钻性级值差别很大,钻头使用时间越长,其差值越大。徐深141井的对比曲线可以清晰的显示这种差别,考虑
钻头磨损和不考虑钻头磨损的可钻性级值之差最大可以达到2左右。
4 结论
(1)火山岩组成矿物主要以石英长石为主,岩性致密坚硬,研磨性强,钻井过程钻头牙齿磨损严重,导致钻头的进尺降低,起下钻频繁,在设计和选用钻头时应对钻头牙齿的耐磨性能引起更高的重视。
(2)钻头牙齿的磨损将会引起钻井机械钻速下降,高研磨性火山岩地层钻头快速磨损钝化是其钻井机械钻速较低的重要原因,因此在计算地层岩石可钻性级值时应考虑地层的研磨性对机械钻速的影响,其计算结果才能更为科学地用于钻头选型和机械钻速预测。
(3)根据徐家围子断陷营城组火山岩地层已钻井资料建立了机械钻速与牙齿磨损量之间的关系模型,考虑了钻头磨损对机械钻速的影响,对通用钻速方程进行了修正。计算结果表明,同一只钻头使用时间越长,考虑钻头磨损和不考虑钻头磨损时地层岩石可钻性级值计算差值也越大,在火山岩高研磨性地层中钻头磨损对可钻性级值计算的影响必须予以考虑。
参考文献
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编辑:李金华
87 冯福平等.高研磨性火山岩地层岩石可钻性计算
目录 一岩石的吸水性试验作业指导书 (1) 二岩石的密度试验作业指导书 (2) 三岩石的含水率试验作业指导书 (4) 四岩石的抗冻性试验作业指导书 (5) 五岩石单轴抗压强度试验作业指导书 (7) 六岩石的毛体积密度试验作业指导书 (9)
一、岩石的吸水性试验作业指导书 1依据标准：《公路工程岩石试验规程》JTG E41-2005； 2试验目的及试验范围： 2.1吸水性用吸水率和饱水率来表示。岩石的吸水率和饱水率能有效地反映岩石微裂隙的发育程度，可以用判断岩石的抗冻和抗风化性能。 2.2岩石的吸水率采用自由吸水法测定，饱和吸水率采用煮沸法或真空抽气法测定。 2.3本试验适用于遇水不崩解，不溶解或不干缩湿胀的岩石。 3试验环境：进入试验室内先检查温湿度仪，并在记录中注明试验时室内的温湿度。4试验准备： 4.1试验仪器 4.2试样制备 4.2.1规则试样制备 4.2.1.1建筑地基的岩石试验，采用圆柱体作为标准试件，直径为50mm±2mm、高径比为2：1。每组试件共6个。 4.2.1.2桥梁工程用的石料试验，采用立方体作为标准试件，直径为70mm±2mm、每组试件共6个。 4.2.1.3路面工程用的石料试验，采用圆柱体或立方体作为标准试件，直径或边长均为50mm±2mm、每组试件共6个。 4.2.2不规则试样宜采用边长或直径为40mm—50mm的浑圆形岩块。
5.试验步骤：依据《公路工程岩石试验规程JTG E41-2005》T0205-2005试验方法进行试验。 6.试验结果整理： 6.1岩石的吸水率和饱水率分别按公式(T0205-1)、(T0205-2)计算：精确到0.1% m1-m w a= ————×100 (T0205-1) m m2-m w sa= ————×100 (T0205-2) m 式中w a—岩石吸水率，%； W sa—岩石饱和吸水率，%； m1—烘至恒量时的试件质量，g； m2—强制饱和后的试件质量，g； m—烘至恒量时的试件质量，g； 冻融后岩石的质量损失率取3个试件试验结果的算术平均值。 6.2岩石的饱水系数按公式(T0205-3)计算：精确到0.01% w a K w= ————(T0205-3) W sa 式中K w—饱水系数； 7.试验记录及报告：吸水性试验记录应包括岩石名称、试验编号、试件编号、试件描述、试验方法、干试件质量、试件浸水后质量、试件强制饱水后质量。 8.试验注意事项： 8.1试件形状可采用规则的或不规则的，如是不规则的要近似立方体。 8.2吸水时间是本试验的关键。试验证明，浸水12小时，一般可达到绝对吸水率的85%，浸水48小时，一般可达到绝对吸水率的94%，浸水48小时后，再浸水吸水量增加很小，所以浸水48小时就能反映岩石在大气压力下的吸水特性。 8.3试件浸水必须要分段加水，主要是为了让试件中的空气充分逸出，切记不能一次将水加至要求的液面。 8.4吸水率小于0.5%、饱水系数小于0.8的岩石具有良好的工程性能。 二、岩石的密度试验作业指导书 1.依据标准：《公路工程岩石试验规程》JTG E41-2005； 2.试验目的及适用范围： 2.1岩石的密度（颗料密度）是选择建筑材料、研究岩石风化、评价地基基础工程岩体稳定性及确定围岩压力等必须的计算指标。
岩石可钻性的测定 一、实验目的 1．了解岩石的可钻性； 2．掌握岩石可钻性的测量方法。 二、实验原理 1．实验设备 实验中使用岩石可钻性测试仪来测量岩石的可钻性，如下图 1 所示。设备的具体技术指标参见《岩石可钻性测定及分级方法-SY/T 5426-2000》。 图1 岩石可钻性测试仪 2．测量原理 使用特制微钻头（牙轮钻头或PDC 钻头），以一定的钻压（牙轮钻头为890N ±20NPDC 钻头为500N ±10N ）和转速（55r/min ±1r/min ）在岩样上钻三个特定深度的孔（牙轮钻头为2.4mm ，PDC 钻头为3mm ），取三个孔钻进时间的平均值为岩样的钻时（t d ），对t d 取以2 为底的对数值作为该岩样的可钻性级值K d 计算公式如下所示： K d =log 2 t 求得可钻性级值后，再查岩石可钻性分级标准对照表（如下表1 所示）进行定级。 表1 岩石可钻性分级对照表
三、实验步骤 1. 试样用石油钻井所取井下岩心或地面采的岩石，岩样制备成圆柱体（直径40-100mm，高度30-80mm）或长方体（长宽各100mm，高度20-100mm），端面平行度公差值≤0.2mm，试验前将试样放在温度设定为105-110℃的干燥箱内烘烤24 小时； 2. 将手轮上移至最上端，取下岩心支架、钻头和接屑盘并清扫干净； 3. 装上接屑盘，将所选的微型钻头安装在花键轴上端（注意：钻头上键槽应对准花键轴上端的键！），安装好钻头后，将岩心支架回归原位； 4. 关闭所有钻进模式（牙轮模式和PDC 模式），打开总电源，打开相应的钻进模式开关（牙轮模式或PDC 模式，开关如图2 所示），打开电机调速器上的电机开关，开动电机，调电机至规定转速55 转/分（注意：教师进行此项调速 操作，学生请不要调电机转速，避免产生危险！），然后关闭电机开关； 图2 钻进模式开关示意图 5. 选择好相应的钻压砝码（牙轮钻头用两个砝码，PDC 钻头只用一个下部 大砝码），放在砝码支架上； 6. 将准备好的试样放在岩心支架上，手轮下移，稍用力夹紧岩样，如果钻 头高出岩心支架，应在轻轻夹紧岩样的同时，逆时针转动小手摇泵手轮，卸掉液 压系统压力（注意：要确保岩样的钻进面一定为平面！）。 7. 转动手摇泵给活塞缸和储能器加压，先使钻头上移顶在岩样底面上，后 顶砝码至最高点（注意：该过程中应特别注意观察压力表，不能使压力表超过 0.9MPa），然后，回摇手摇泵，使砝码下行，观察压力表，停摇手摇泵后，压力 能够反弹至试验规定值后即可； 8. 待压力稳定后，按清零按钮，待位移、时间清零后，再按清零按钮复位； 9. 打开电机开关进行实验； 10. 当位移显示至规定值（牙轮钻头模式2.6mm，PDC 钻头模式4mm），电
地层坍塌的原因 ????造成井壁失稳有地质方面的原因、物理化学方面的原因和工艺方面的原因,?就某一地区或某一口井来说,可能是其中的某一项原因为主,但对大多数井来说是综合原因造成的。 1.地质方面的原因: ????(1)?原始地应力的存在:我们知道,地壳是在不断运动之中,?于是在不同的部位形成不同的构造应力?(挤压、拉伸、剪切),当这些构造应力超过岩石本身的强度时,?便产生断裂而释放能量。但当这些构造应力的聚集尚未达到足以使岩石破裂的强度时,它是以潜能的方式储存在岩石之中,待机而发,当遇到适当的条件时,?就会表现出来。因此,地层中任何一点的岩石都受到来自各个方向的应力作用,为简便起见,?把它分解为三轴应力,如图1-9所示, 即垂直应力(上覆岩层压力)σv和两个水平应力σH(最大水平应力)和σh(最小水平应力),通常这两个水平应力是不相等的。当井眼被钻穿以后,钻井液液柱压力代替了被钻掉的岩石所提供的原始应力,井眼周围的应力将被重新分配,被分解为周向应力、径向应力和轴向应力,?在斜井中,还会产生一个附加的剪切应力,当某一方向的应力超过岩石的强度极限时,就会引起地层破裂,何况有些地层本来就是破碎性地层或节理发育地层。虽然井筒中有钻井液液柱压力,但不足以平衡地层的侧向压力,所以,地层总是向井眼内剥落或坍塌。 (2)地层的构造状态:处于水平位置的地层其稳定性较好,但由于构造运动,发生局部的或区域的断裂、褶皱、滑动和崩塌,上升或下降,使得本来水平的沉积岩变得错综复杂起来,大多数地层都保持一定的倾角,?随着倾角的增大,地层的稳定性变差,60°左右的倾角,地层的稳定性最差。 ????(3)岩石本身的性质:沉积岩中最常见的是砂岩、砾岩、泥页岩、石灰岩等,还有火成侵入岩如凝灰岩、玄武岩等,由于沉积环境、矿物组分、埋藏时间、胶结程度、压实程度不同而各具特性,以下的这些岩石是容易坍塌的:①未胶结或胶桔不好的砂岩、砾岩、砂砾岩；②破碎的凝灰岩、玄武岩,因岩浆侵入地层后，在冷却的过程中,?温度下降,体积收缩,形成大量的裂纹,?这些裂纹有些被方解石充填,大部分未被充填,其性质和未胶结的砾石差不多;③节理发达的泥页岩。泥页岩在沉积过程中,?横向的连续性很好,但成岩之后,由于构造应力的拉伸、剪切作用,?会形成许多纵向裂纹,失去了它的完整性;④断层形成的破碎带。?断层附近不论是什么地层,都容易形成破碎;⑤不成岩的地层,?如煤层、流沙、粘土、淤泥等;⑥泥页岩的组分。泥页岩中一般含有20～30%粘土矿物,?若粘土的主要成分是蒙脱石则易吸水膨胀;若粘土的主要成分是高岭石、伊利石,则膨胀性小,?但容易脆裂;而伊利石—蒙脱石混层,离子间强键减少,一?部分比另一部分水化能力强,导致非均匀膨胀,进一步减弱了泥页岩的结构强度,?实践证明,伊利石—蒙脱石混层是难以对付的地层。⑦有盐膏层、膏盐层、膏泥岩、软泥岩等特殊岩层，当用淡水钻井液或不饱和盐水钻井液钻进时，盐层溶解，井径扩大，一些硬泥岩、粉砂岩等夹层失去支撑而垮塌。或者钻遇石膏、膏泥岩时钻井液液柱压力不能平衡地层坍塌压力，或者钻井液中抗盐抗钙处理剂加量不足，使石膏吸水膨胀、分散，也会造成井下垮塌、掉块。以盐为胎体或胶结物的泥页岩、粉砂岩或硬石膏团块，遇矿化度低的水会溶解，盐溶的结果导致泥页岩、粉砂岩、硬石膏团块失去支撑而坍塌。 ????(4)?泥页岩孔隙压力异常:泥页岩是有孔隙的,在成岩过程中,由于温度、压力的影响,使粘土表面的强结合水脱离成为自由水,?如果处于封闭的环境内,多余的水排不出去,就在孔隙内形成高压。一些生油岩生成的油气运移不出去,?也会在孔隙和裂缝中形成高压。钻井时,如果钻井液液柱压力小于地层孔隙压力,孔隙压力就要释放。如果孔隙或裂缝足够大且有一定的连通性,这些流体就会涌入井内,如江汉油田、胜利油田发现的泥页岩油气藏就是这样形成的。如果泥页岩孔隙很小,?渗透率很低,当压差超过泥页岩强度时,也会把泥页岩推向井内。若泥页岩孔隙里是高压气体,泥页岩就会被崩散,落入井内。 (5)高压油气层的影响:泥页岩一般是砂岩油气层的盖层,或者与砂岩交互沉积而成为砂岩的夹层,如果这些砂岩油气层是高压的,?在井眼钻穿之后,在压差的作用下,地层的能量就沿着阻力最小的砂岩与泥页岩的层面而释放出来,使交界面处的泥页岩坍塌入井。 2.物理化学方面的原因: 石油天然气钻井是在沉积岩中进行,而沉积岩的百分之七十以上是泥页岩,泥页岩都是亲水物质,一般都含有蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石等粘土矿物,此外,还含有石英、长石、方解石、石灰石等,?不同的泥页岩
地震映射技术检测人工挖孔桩孔底岩层完整性可行性研究 蒋传琳1张宪哲2付向科1 罗文启2 （1.河南省煤田地质局物检测量队，河南郑州450009； 2.河南省煤田地质局资源环境调查中心，河南郑州450003） 摘要：在一些覆盖层厚度较薄地区，建造高层建筑物时通常采用人工挖孔灌注桩基础。按照现行规范桩孔应用钻探方式对孔底3d或5m深度范围内岩层进行检验。这不仅费工、费时、检验成本高，探查深度还局限在3d或5m的深度。为此，本文考虑采用地震映射技术作为主要检测手段，少量的钻探作为对物探分析结果的验核，在提高检测速度同时量，可以节省检测费用。本文通过在山西某市的检测实例，说明地震映射方法进行桩底岩层探测的有效性。 关键词：地震映射，检测，基桩孔底，岩层完整性，可行性 1 引言 在一些覆盖层厚度较薄地区，建造高层建筑物时通常采用人工挖孔灌注桩基础。按照现行《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）要求，人工挖孔桩终孔时，单柱单桩的大直径嵌岩桩，应视岩性检验桩底下3d或5m深度范围内有无空洞、破碎带、软弱夹层等不良地质体件[1]。并在条文说明中明确“应用超前钻逐孔对孔底3d或5m深度范围内持力层进行检验”[2]。若是按规范采用钻探进行检验，不论是在孔内，还是在孔上进行钻探操作均较为困难，费工、费时、检验成本高，勘查深度还较为局限——往往仅限于3d或5m的深度，若在5.5m存在空洞或软弱夹层就难以发现。若工程场地存在土质软弱或渗水量较大，会因钻探检验过程较长而引起孔壁坍塌，影响基桩施工进度和增加施工单位生产成本。为此，考虑采用物探技术来作为主要检测手段，少量的钻探作为对物探分析结果的验核，这样可以在保证检测质量的前提下提高检测速度，同时因减少了大量的钻探工作量，可以节省出可观的检测费用。 低应变在基桩施工质量检测应用经过近二十年实践，已取得业界的普遍认可。本次采用地震映射技术对基桩孔底进行检测，分析桩下5m内是否存在不良地质体，基础理论与低应变方法一致，这就为此方法的应用是否能取得预期效果奠定了理论基础。 众所周知，波阻抗是岩层中的纵波速度υ与岩层密度ρ的乘积。它是表述应力波在岩体中传播时，运动的岩石质点产生单位速度所需的扰动力，也反映了岩石对动量传递的抵抗能力。在岩层界面两侧波阻抗的变化，对波的能量传递有很大影响。当两侧波阻抗相等时，入射波的能量全部透过界面传到另一侧。界面两侧波阻抗不等时，无论增大或变小，人射波的能量都不能全部透过界面传到另一侧。当界面前方的波阻抗为零时，反射波和人射波的幅度大小相等符号相反；当界面前方的波阻抗为无限大时，反射波的大小、符号都与入射波相同，透射波则是入射波的两倍[3]。由此可知，当入射波从波阻抗ρ1υ1的岩层入射到波阻抗ρ2υ2 的岩层分界面时，反射波振幅A f和入射波振幅A r之间存在着如下关系：
岩石的力学性质及其与钻头破碎机理的关系 体会： Ⅰ、钻头一般破岩过程：压入剪切 牙轮： （1）主要方式—冲击、压碎，作用来源：①静压，②冲击载荷（牙齿交替接触井底）； （2）剪切作用，来源：①牙齿吃入地层，楔形面对岩石的正压力与摩擦力合力，②主要来源：牙轮滚动的同时产生牙齿相对地层的滑动。 刮刀：主要方式—剪切，辅以研磨和压碎 PDC：主要方式—剪切，辅以研磨和压碎 [1]P19:刮刀和PDC钻头破岩是压入和剪切综合作用的结果，从而是破岩所需的纵向压力大大减小。试验证明大约只相当于静压入破岩的1/6---1/4。 Ⅱ、可利用研磨性理论的一些结论解释如下现象： 相对于泥岩，砂岩表面粗糙度高，摩擦力大，所以： PDC钻头钻遇砂岩时扭矩呈现高频高幅振荡 牙轮钻头扭矩增大但仍呈钻遇泥岩是的平直状。 Ⅲ、PDC刀翼数量对扭矩的影响 刀翼数越多，扭矩越平稳；越少，扭矩波动越大。原因：刀翼数少，刀翼钻头周期性接触井底波动越大，从而导致扭矩波动大。实例： 克深202井钻吉迪克第三套砂砾岩层，采用6刀翼PDC，钻压10--12t，扭矩曲线平直；下部泥岩段，钻压10--12t，扭矩波动大11—16KN.m，扭矩曲线呈高频振荡。
地层可钻性分级、梯度规律 地层可钻性梯度规律[3] ①地层埋深越深越难钻，②年代越老越难钻 由以下实例可知：地层可钻性梯度规律受埋深压实和成岩年代两 种因素控制。 体会：浅部地层不存在特别难钻的地层。如大北202井1324～3900m井段，对纯岩性地层钻时一致，含少量的砾石即可导致钻时上升。3496.46～3783.23m 采用95/8″Power-V +16″M1665SSCR PDC 3685～3706m为褐色泥岩，钻时31～43min/m；3715～3723m为褐色含砾泥岩和含少量（5%左右）砾的褐色泥岩，钻时51～103min/m。 例：济阳凹陷 ①地层埋深越深越难钻， ②年代越老越难钻 古生界奥陶系地层，虽然由于造山运动上升至1800～2000m，但其平均可钻性为6.09，其深度与东营组相当，但其平均Kd值却比东营组高1倍多。
工程岩块（岩体、岩石）试验岩石试件应符合下列要求：1、试样应在现场采取，不得使用爆破法；2、试样在采取、运输、储存和制备试件过程中，应保持天然状态，避免产生裂缝。3、试件最小尺寸应大于组成岩石最大矿物颗粒直径的10倍。（在物理和力学性质试验中对岩石的尺寸和精度还另有要求） 第一部分岩石物理性质试验 一、岩石的含水率试验 岩石的含水率是岩石在105-110℃温度下烘至恒量时失去的水的质量与岩石固体颗粒质量的比值，以百分数表示。 岩石的含水率可间接地反映岩石中空隙的多少、岩石的致密程度等特性。实验时每个试件的质量为40-200g，每组试验试件的数量为5个。 1、试验步骤： ⑴、称量试件烘干前的质量； ⑵、将试件置于烘箱内，在105-110℃下烘24h(对含结晶水易逸出矿物的岩石，一般采用烘干温度为55-65℃【60±5℃】，或在常温下采用真空抽气干燥方法)； ⑶、将试件从烘箱中取出，放入干燥器内冷却至室温，称量烘干后的质量。 ⑷、称量应准确至0.01g。 2、计算:（应精确至0.01。）
岩石的含水率W=(M1-M2)100/ms M1—烘干前试件的质量g; M2—烘干后试件的质量g; 二、岩石的密度（颗粒密度）试验 岩石颗粒密度是岩石在105-110℃温度下烘至恒量时岩石固相颗粒质量与其体积的比值。 岩石的颗粒密度是选择建筑材料、研究岩石风化、评价地基基础工程岩体稳定性及确定围岩压力等必须的计算指标。 试验一般采用容积为100ml的短颈密度瓶进行。颗粒密度试验的试件往往采用块体密度试验后的试件粉粹成岩粉来完成。 1、试验步骤： ⑴、制样。将岩石用粉粹机粉粹成岩粉，使之全部通过0.25mm 的筛孔，并用磁铁吸去铁屑； ⑵、将岩粉放在瓷皿内，放入烘箱用105-110℃烘至恒重，烘干时间一般为6h-12h; ⑶、用四分法称取烘干的岩粉两份，每份15g（m1）,用漏斗灌入洗净烘干的密度瓶中，注入试液（蒸馏水、对含水溶性矿物的岩石用煤油）至比重瓶容积的1/2处； ⑷、用蒸馏水为试液时，可用煮沸法或真空抽气法排除气体。当使用煤油作试液时，应采取真空抽气法排除气体； ⑸、将经过排除气体的密度瓶取出擦干，冷至室温，再向密度瓶中注入排除气体且同温条件的试液至近满，然后置于恒温水槽（20
岩石的可钻性，是指钻进时岩石抵抗压力和破碎的能力；也表示进尺效率的高低。因此，岩石的可钻性是岩石各种特性的综合，是衡量岩石钻进难易程度的主要指标。一般用单位时间的进尺数来表示可钻性的高低。按照这个分级方法，常把岩石的可钻性，划分为十二个等级。 由于各种岩石具有不同的物理力学性质,对钻进速度有不同的影响。在实际钻进过程中，在一定的技术条件下，测定出的各种岩石的钻进速度，通称为岩石的可钻性，也就是岩石被钻头破碎的难易程度。岩心钻探时岩石的可钻性分级如下： 一级：松散土 松软疏散的---代表性岩石为：次生黄土、次生红土、松软不含碎石及角砾的砂土、硅藻土、不含植物根的泥炭质腐殖层。（可钻性：7.50 m/h，一次提钻长度：2.80 m/次） 二级：较软松散岩 较松软疏散的---代表性岩石为：黄土层、红土层、松软的泥炭层、含10%-20%砾石、碎石的黏土质和砂土质、松软的高岭土类、含植物根的腐殖层。（可钻性：4.00 m/h，一次提钻长度：2.40 m/次）三级：软岩 软的---代表性岩石为：强风化页岩、板岩、千枚岩和片岩，轻微胶结的砂层，含20%砾石、碎石的砂土，含20%礓结石的黄土层，石膏质土层，泥灰岩，滑石片岩、贝壳石灰岩、褐煤、烟煤。（可钻性：2.45 m/h，一次提钻长度：2.00 m/次） 四级：稍软岩
稍软的---代表性岩石为：页岩、砂质页岩、油页岩、炭质页岩、钙质页岩、砂页岩互层，较致密的泥灰岩、泥质砂岩。块状石灰岩、白云岩、强风化的橄榄岩、纯橄榄岩、蛇纹岩和磷灰岩、中等硬度煤层、岩盐、结晶石膏、高岭土层、火山泥灰岩、冻结的含水砂层。（可钻性：1.60 m/h，一次提钻长度：1.70 m/次） 五级：稍硬岩 稍硬的---代表性岩石为：卵石、碎石及砾石层、崩级层、泥质板岩，绢云母绿泥石板岩、千枚岩和片岩、细粒结晶灰岩、大理石、较松软的砂岩、蛇纹岩、纯橄榄岩、风化的角闪石斑岩和粗面岩、硬烟煤、无烟煤、冻结的粗粒砂、砾层、冻土层。（可钻性：1.15 m/h，一次提钻长度：1.50 m/次） 六级-七级：中硬岩 中等硬度的---代表性岩石为：绿泥石、云母、绢云母板岩、千枚岩、片岩、轻微硅化的灰岩、方解石、绿帘石、钙质胶结的砾岩，长石砂岩、石英砂岩、石英粗面岩、角闪石斑岩。透辉石岩、辉长岩、冻结的砾石层。（可钻性：0.82 m/h，一次提钻长度：1.30 m/次）石英、角闪石、云母、赤铁矿化板岩、千枚岩、片岩，微硅化的板岩、千枚岩、片岩、长石石英砂岩、石英二长岩，微片岩化的钠长石斑岩，粗面岩，角闪石斑岩，砾石、碎石层，微风化的粗粒花岗岩、正长岩、斑岩、辉长岩及其他火成岩，硅质灰岩，燧石灰岩等。（可钻性：0.57 m/h，一次提钻长度：1.10 m/次） 八级--九级:硬岩
地层完整性测试程序与计算(FIT) 地层完整性测试是增加井底压力到设计压力测试地层强度的方法。在钻进到更高井底压力的下一地层，通常进行地层完整性测试确保套管鞋以下地层不破裂。通常，陆地工程师将设计需要的地层完整性测试压力（单位为ppg）。 在进行地层完整性测试前，你应当知道地层完整性测试需要的压力。如下公式显示如何计算地层完整性压力。 地层完整性测试需要的压力(psi) = (地层完整性测试需要的压力 ppg – 现在的泥浆比重ppg)×0.052×真正的垂直套管鞋的深度ft 举例: 需要地层完整性测试压力(ppg) = 14.5 目前的泥浆比重 (ppg) = 9.2 套管鞋垂直深度(ft) = 4000 TVD 地层完整性测试需要的压力（psi） = (14.5-9.2) x 0.052 x 4000 = 1102 psi 地层完整性测试规则指导罗列如下：（注: 仅仅是指导。为了进行压力测试，你可能需要遵循标准程序): 1. 钻进新地层几英尺后，循环洗井并收集样品确认钻到新地层然后起钻具到套管位置。 2. 关闭环形防喷器或者闸板，准备泵,通常是固井泵，通过节流管汇循环确保地面管汇充满钻井液。 3. 停泵并关闭压井管汇阀。 4. 使用固定泵冲逐渐泵入少量的钻井液到井内。记录总泵冲、钻杆压力和套管压力。泵入直到套管压力到达地层完整性测试压力，稳压一段时间确定压力。 5. 卸掉压力并打开井。然后继续钻井作业。然后继续钻进。
漏失测试程序与计算 漏失测试是为了找到特定地层的压裂梯度。漏失测试的结果也可以显示在钻井作业时可以使用的最大等量泥浆比重。 漏失测试(LOT)指导程序如下：(注:这不是唯一的指导程序。进行漏失测试时，你可能需要遵守你的标准程序。): 1.钻进新地层几英尺后，循环洗井并收集砂样确定已经钻到新地层并且起管柱到套管。 2.关闭环形防喷器或者闸板防喷器，准备泵，通常为固井泵，通过节流管汇循环确保地面管汇充满钻井液。 3.停泵并关闭节流阀门。 4.使用固定泵冲逐渐泵入少量的钻井液到井内。记录总泵冲、钻杆压力和套管压力。泵入泥浆时，钻杆压力和套管压力将持续增加。绘制泵冲与压力曲线，如果地层漏失，图线将显示直线。当压力高于地层强度，地层破裂并允许钻井液进入地层，因此钻杆/套管压力将脱离直线，这也就意味着地层破裂并被注入钻井液。我们可以称压力脱离直线为漏失测试压力。 注: 作业人员称为漏失压力因公司标准不同而不同。 由漏失测试压力计算等量泥浆比重公式如下： 漏失测试等量泥浆比重(ppg) = (漏失测试压力 psi) ÷ 0.052 ÷ (套管鞋垂深ft) + (现有泥浆比重 ppg) 压力梯度psi/ft = (漏失测试压力psi) ÷ (套管鞋垂深 ft) 举例: 漏失测试压力 = 1600 psi 套管鞋垂深 = 4000 ft 泥浆比重 = 9.2 ppg 漏失测试等量泥浆比重(ppg) = 1600 psi ÷ 0.052 ÷ 4000 ft + 9.2ppg = 16.9ppg 压力梯度 = 1600 ÷ 4000 = 0.4 psi/ft 5. 卸掉压力并打开井。然后继续钻井作业。
岩石可钻性 岩石可钻性(drillability of rock) 钻进时岩石抵抗机械破碎能力的量化指标。岩石可钻性是工程钻探中选择钻进方法、钻头结构类型、钻进工艺参数，衡量钻进速度和实行定额管理的主要依据。 影响因素岩石可钻性不是岩石固有的性质，它不仅取决于岩石的特性，而且还取决于采用的钻进技术工艺条件：(1)岩石的特性。包括岩石的矿物组分、组织结构特征、物理性质和力学性质。其中直接影响因素是岩石的力学性质，而岩石的物理性质、矿物组分和组织结构特征等主要是通过影响其力学性质而间接影响可钻性的。在影响岩石可钻性的力学性质中，起主要作用的是岩石的硬度、弹塑性和研磨性。岩石硬度影响钻进初始的碎岩难易程度；弹塑性影响碎岩工具作用F岩石的变形和裂纹发展导致破碎的特征；研磨性决定了碎岩工具的持久性和机械钻速(纯钻进时间内的单位
时间进尺，m／h)的递减速率。一般规律是岩石可钻性随压入硬度和研磨性的增大而降低，随塑性系数的增大而提高。(2)钻进技术工艺条件。包括钻进切削研磨材料、钻头类型、钻探设备、钻探冲洗介质、钻进工艺的完善程度，以及钻孔的深度、直径、倾斜度等。 分级在一定的技术工艺条件下，岩石按被钻头破碎的难易程度的分级。根据钻进方法的不同，岩石可钻性分别有岩心钻探的岩石可钻性、手动回转钻进的岩石可钻性、螺旋钻进的岩石可钻性、钢丝绳冲击钻进的岩石可钻性、冲击振动钻进的岩石可钻性和石油钻井的岩石可钻性等。中国冶金工程钻探采用岩心钻探的岩石可钻性。岩心钻探的岩石可钻性分为12级。表1为1958年中国地质部颁布的《岩石十二级分级表》，此表是以对于在规定的设备、工具和技术规程的条件下进行实际钻进所获得的大量资料的统计分析为定级基础的。随着对岩石物理力学性质的深入研究、测试技术方法和仪器的进步、钻探设备和工艺技术的发展，为适应金刚石钻探工艺应用的需要，并使岩石可钻性分级更趋科学、准确、合理，1984年中国地质矿产部颁布了《金刚石岩心钻探岩石可钻性分级
1 绪论 1.1 目的与任务 为了加强和规范煤矿地质工作，进一步查明矿井隐蔽致灾地质因素，及时处理煤矿地质灾害，有效预防煤矿事故，根据国家安监总局、国家煤监局《关于印发煤矿地质工作规定的通知》（安监总煤调[2013] 135号）文件的精神，对连城县新兴煤业有限公司揭乐乡新兴煤矿的地质类型进行调查，提交本报告。 本次工作主要任务是： 一、调查研究矿井地层、地质构造，确定地质构造复杂的程度； 二、调查研究煤层赋存情况，确定煤层稳定性； 三、调查测定矿井瓦斯含量，确定矿井瓦斯类型； 四、调查研究矿井水文地质条件，确定矿井地质类型； 五、调查了解矿井煤层顶底板、煤层倾角以及其他特殊地质条件，对矿井地质类型进行划分并提出矿井防灾措施。 1.2 报告编写依据 1.2.1 法律、法规、规范和技术标准： （1）《中华人民共和国安全生产法》（2002年6月29日第九届全国人大常委会第二十八次会议通过）； （2）《中华人民共和国矿山安全法》（1992年11月7日第七届全国人大常委会第二十八次会议通过）； （3）《中华人民共和国煤炭法》（1996年8月第八届全国人大常委会第二十一次会议通过）； （4）国家安监总局、国家煤监局《关于印发煤矿地质工作规定的通知》（安监总煤调[2013] 135号）； （5）国家安监总局、国家煤矿安监局《煤矿地质工作规定》； （6）《煤矿防治水规定》国家安全生产监督管理总局第28号令； （7）《煤矿安全规程（2011版）》（国家煤矿安全监察局）；
（8）福建煤监局、省经信委、省安监局《关于贯彻落实<煤矿地质工作规定>做好煤矿水害防治等有关工作的通知》（闽煤安监监察[2014]11号）； （9）《福建省人民政府办公厅贯彻落实国务院办公厅关于加强煤矿安全工作的实施意见》（闽政办[2014]47号） 1.2.2技术资料 （1）2003年3月福建省第八地质大队提交的《福建省连城县黄坊井田新兴煤矿储量核实报告》； （2）2007年8月福建省121煤田地质勘探队提交的《福建省连城县黄坊井田揭乐乡新兴煤矿生产勘探地质报告》； （3）2009年12月福建省闽中地质工程勘察公司编制提供的《连城县新兴煤业有限公司揭乐乡新兴煤矿水患调查与分析报告》； （4）福建省连城县新兴煤业有限公司揭乐乡新兴煤矿2013年瓦斯等级鉴定报告。 1.3 煤矿概况 连城县新兴煤业有限公司揭乐乡新兴煤矿位于连城县城28.5°方向，直距8公里处，地理坐标：东经116°47′19″～116°47′44″、北纬25°46′04″～25°46′37″，矿区面积0.48平方公里，隶属连城县揭乐乡黄坊村管辖。矿区内有矿山公路与205国道相通，距连城县县城仅10公里，距永安市117公里，连城至塘前公路从矿区南侧通过，交通便利。 矿区属构造侵蚀低山丘陵地貌。主要山脉走向为北东～南西，山顶多呈浑圆状，坡度一般为25°～30°。区内最高点位于矿区东部，标高为487.7米，最低点为矿区东南部及北部，标高约350米，相对高差达137.7米。区内沟谷水大都顺着沟谷自然排泄于区外。 文川河位于矿区东侧外围。矿区分布一小溪一上山坑溪，自西向东流经矿区东部，并从矿区东部4～5线之间流出，而后注入文川河。上山坑溪横穿煤系地层，溪床底部标+335m，最高洪水位+340m，水量较大时测得最大流量为15.4 m3/h，最小流量为6.5 m3/h。
桩基完整性检测 ----------低应变反射波法简介 一、前言 在桩基完整性动力检测诸方法中，由于低应变动力检测仪器设备轻便，成本低廉，现场检测速度快，覆盖面大，受到广大受检单位的欢迎。为了确保桩基工程的质量，我国相关部门先后编制了一系列规范规程，其中《基桩低应变动力检测规程》（JGJ/T93-95）以及《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-01-2004）的发布实施，使基桩低应变动力检测工作更加严格规范，也为检测报告的统一编写起到规范化的作用。 二、低应变反射波法的原理 低应变反射波是基桩工程质量检测普遍使用的一种有效方法，它以检测原理清晰，测试方法简便，成果较可靠，成本低，便于对桩基工程进行普查等特点在成桩质量检测中充分发挥作用。 我国发布实施的现行动力检测规范中反射波法的适用范围中明确指出：该法可以检测桩身混凝土的结构完整性，推定缺陷类型及其桩身中的位置，也可对桩的混凝土强度等级作出估计。由此可见，它可为基桩工程的成桩质量的分类提供评判依据。 1、基本概念 将桩视为一维弹性杆件，用力锤（或力棒）在桩头施加一小冲击扰动力F(t)，产生瞬时激振，激发一应力波沿桩身传播，然后利用速度检波器、速度或加速度传感器接收由初始信号和由桩身缺陷或桩底
产生的反射信号组合的时程曲线（或称为波形），最后分析者利用信号采集分析仪对所记录的带有桩身质量信息的波形进行处理和分析，并结合有关地质资料和施工记录作出对桩的完整性的判断。 2、应力波基本概念 应力波：当介质的某个地方突然受到一种扰动，这种扰动产生的变形会沿着介质由近及远传播开去，这种扰动传播的现象称为应力波。 波阻抗：将桩当作一维杆件，其直径远小于长度的杆件，当遇到桩身阻抗Z= ρ·AC（ρ：密度；C：应力波速；A：桩横截面积）。变化界面时，要产生反射和透射。弹性波在桩身内传播遇到桩身阻抗界面时是垂直入射和反射的。假定桩界面上段的阻抗为Z1，下段的阻抗为Z2，且不考虑桩周土阻力的影响。根据桩在界面上位移和速度的连续条件，力与应力和位移的关系，可推导出在桩身阻抗变化处的反射系数Rf 关系式： Rf=（Z1-Z2）/（Z1+Z2） 式中：Rf－反射系数； Z1、Z2－分别为桩身材料上、下界面的广义波阻抗； ρ、A、C－分别为桩身材料的质量密度、桩身截面积及应力波速。 根据反射系数R f 的正、负来确定桩身阻抗的变化情况：当RF＞0 时，反射波与入射波同相位，表示桩身界面阻抗由大变小，如缩径、离析、断桩及桩底反射等；反之，Rf＜0 时，反射波与入射波反相位，表示桩身界面阻抗由小变大，如扩径、端承桩桩底反射情况。桩截面
中国石油大学钻井工程实验报告 实验日期：2014.10.15 成绩： 班级：石工11-10 学号：姓名：教师： 同组者：李雪鹏、白国强、赵春平、邢志辉 岩石可钻性的测定 一、实验目的 1．了解岩石的可钻性； 2．掌握岩石可钻性的测量方法。 二、实验原理 1．实验设备 实验中使用岩石可钻性测试仪来测量岩石的可钻性，如下图1 所示。设备 的具体技术指标参见《岩石可钻性测定及分级方法-SY/T 5426-2000》。 图1 岩石可钻性测试仪 2．测量原理 使用特制微钻头（牙轮钻头或PDC 钻头），以一定的钻压（牙轮钻头为890N ±20N，PDC 钻头为500N±10N）和转速（55r/min±1r/min）在岩样上钻三个特定深度的孔（牙轮钻头为2.4mm，PDC 钻头为3mm），取三个孔钻进时间的平均值为岩样的钻时（t d），对t d取以2 为底的对数值作为该岩样的可钻性级值K d，计算公式如下所示： K d =log2t 求得可钻性级值后，再查岩石可钻性分级标准对照表（如下表1 所示）进 行定级。
表1 岩石可钻性分级对照表 三、数据处理 根据实验中测得的钻进时间，结合实验原理中岩石可钻性的计算方法及分 级标准，计算岩石可钻性并将结果填入表2 中 岩石可钻性试验记录表 平均钻进时间t=(35+46+38)/3=39.67s ，可钻性级值K d ===22log log 39.67 5.3t 查表1得，可钻性级值为5级。 四、思考题 1．实验过程中哪些步骤对测量结果精度影响较大，如何操作才能提高测量 结果的精度？ 答：夹持岩样的过程中选择不同的钻进岩石面可能会使钻进时间差别较大，应该尽量选用同一个岩石面。 2．调研并简要介绍岩石可钻性是如何应用于工程实践？思考岩石可钻性的 其它应用？
地层对比中应该注意问题 1.对比前不要有任何相框对比后建立模式 地质学研究实际是以统计学为基础,比方说物性的统计、非均质研究都是求平均性,孔隙结构研究增加了一些概率统计法,地层对比也一样主要是找井的共性、断块的共性、断块区的共性乃至凹陷的共性,千万不要以模式来套对比,也不要以邻区套本区,应该是把本块本区确实对清后与邻块、邻区通过化石来衔接。 为什么要强调共性,下面举个生动的例子。 杜家台油层与高升油层通过“低平泥岩”相接,“低平泥岩”是欢、曙、高地区普遍发育标志层,在曙二区首先发现,与上覆杜家台油整合接触,杜家台油田油顶“漏斗泥岩”与中间“笔架泥岩”底部的“低平泥岩”控制,对比精度很高。很显然杜家台内部缺层即断,欢喜岭油田也套用曙光杜家台的分层模式,在低平泥岩稳定的中段与坡与坡下厚度差异很大,一开始用断层处理,与坡下井相比井井有断层,后来发齐家潜山顶部井低平泥岩,而杜家台油层很薄,这些现象说明杜家台与“低平泥岩”间有些区块确定存在不整合面,而不是断层,杜家台油层在任何油层组与砂岩组都可以直接与“低平泥岩”相接而不是断层所致,同时也给曙光的分层及构造带来了新认识,有些块掉了断层使构造更加准确。 在组合断块时,一个断点好定断层,一排井断同一部位也可对断点组合走向断层,而一片井同一部位对断点,断层就无法组合了,就要考虑不整合面了。 所说模式,就是研究事物的共性,即普遍存在的现象,在套错模式的同时也许有了新模式,只不过你没有发现。 通过多年的实际工作经验,一个地区有一地区的共性,在对比时抓住共性,千万不要套用模式。 2.对比要全井段对比,了解工区的全貌,不能光对目的层。 对比过程中不能光对目的层,光对目的层不清楚目的层与上下的关系,特别是上下部地层的变化,是否有断层存在对构造组合心中无数,如果目的层上下均由标志层控制(象杜家油层)光对目的层影响构造对砂体的分布及连通性影响不大,如果是生力流机制的砂体,搞不清上下关系,即卡不准顶底界,其结果是构造错了,砂体连通性关系错了,造成油水矛盾的假象。开发按照分层去射孔,去划分层,一旦调整就带来不可估量的经济损失。地质工作者要研究工作区的全井地层,虽然难度大、费时间,但后期的工作量小,一旦一个块的各层位对清了,即构造清了,砂体清了,再打开发井,调整井结论不会有太大的变化,后面就省力了。 最后提一点希望供大家在今后工作中共同努力: 地层对比是枯燥的,要有耐心不怕麻烦,地层对比要有锲而不舍的精神,只有攻掉构造、沉积、油水分布一个个难关,你的对比才是可靠的。地层对比象解方程一样,对比界限只有经过构造、油水分布、开发动态验证后,才能使分层更接近地实际,打井才能减少风险性。 地层对比是综合研究项目,涉及多学科知识实践经验,只有不断拓宽知识领域,不断实践,才能提高对比的水平。 地层对比——后期调整阶段 虽然在对比过程中考虑了断点、砂体的连通性、及油气水分布,但往往还是有误差的,还需调整分层,须经各方面验证后,各项资料都吻合了,界限才能确定。 检查分层是否准确.结合后期研究工作,这样可以少作无用功。 1.检查构造是否合理 把分层标在构造剖面上,在剖面解释时看分层界限起伏是否大,断点是否合理。 目前计算机可以绘制剖面图,这样可以每排每列都切剖面,在剖面上把不合理的界限调到一致。 2.检查油水分布是否合理 检查油水分布的合理性,首先要判断油水层解释是否准确,一定要由试油试采证实,然后确定断块的油藏单元及油水界面,如果分层界限内的油水矛盾,证明分层有问题,界限还需调整。例如齐108块,表面上油水复杂,实际上有两套油水组合,上一套有油水界存在1050、1120、1230、1300ｍ等四段油水,大体上可分为四个断块,实际上一层水底与下一层油顶间存在着隔层(可作为标志层),是稳定的,如果把这层对准,存在相变,现在分
第一节影响岩石爆破性的因素 岩石是爆破的对象，金属矿山的绝大部分、非金属矿及煤矿等矿山的不少矿岩都采用爆破方法进行破碎和采掘。为了取得良好的爆破效果，必须了解和掌握岩石的爆破性。 岩石的爆破性是岩石自身物理力学性质和炸药、爆破工艺的综合反映，它不仅是岩石的单一固有属性，而且是岩石一系列固有属性的复合体，,在爆破过程中表现出来，并影响着整个爆破效果。 影响岩石爆破性的主要因素，一方面是岩石本身的物理力学性质的内在因素 (见表1.1); 表1.1 几种典型岩石的物理力学特性 另一方面是炸药性质、爆破工艺等外在因素。前者决定于岩石的地质生成条件、矿物成分、结构和后期的地质构造，它表征为岩石密度或容重、孔隙性、碎胀性、弹性、塑性、脆性和岩石强度等物理力学性质;后者则取决于炸药类型、药包形式和重量、装药结构、起爆方式和间隔时间、最小抵抗线与自由面的大小、数量、方向以及自由面与药包的相对位置等等。此外，还包括对爆破块度、爆堆形式以及抛掷距离等爆破效果的影响。显然，岩石本身的物理力学性质是最主要的影响因素。
炸药爆炸对岩石的爆破作用主要有两个方面，其一是克服岩石颗粒之间的内聚力，使岩石内部结构破裂，产生新鲜断裂面;其二是使岩石原生的、次生的裂隙扩张而破坏。前者取决于岩石本身的坚固程度;后者则受岩石裂隙性所控制。因此，岩石的坚固性和岩石的裂隙性是影响岩石爆破性最根本的影响因素。 一、岩石的结构（组分）、内聚力和裂隙性对岩石爆破性的影响 岩石由固体颗粒组成，其间有空隙，充填有空气、水或其它杂物。当岩石受外载荷作用，特别是在受炸药爆炸冲击载荷作用下，将引起物态变化，从而导致岩石性质的变化。 矿物是构成岩石的主要成分，矿物颗粒愈细、密度愈大，愈坚固，则愈难于爆破破碎。矿物密度可达4g/cm3以上，岩石的容重不超过其组成矿物的密度。岩石容重一般为1.0～3.5g/cm3。随着密度增加，岩石的强度和抵抗爆破作用的能力增大，同时，破碎或抛移岩石所消耗的能量也增加，这就是一般岩浆岩比较难以爆破的原因。至于沉积岩的爆破性，除了取决于其矿物成分之外，很大程度受其胶结物成分和颗粒大小的影响。例如，沉积岩中细粒有硅质胶结物的，则坚固，难爆破;含氧化铁质胶结物的次之;含有石灰质和粘土质胶结物的沉积岩不坚固，易爆破。变质岩的组分和结构比较复杂，它与变质程度有关。一般变质程度高、质量致密的变质岩比较坚固，难爆;反之则易爆破。 岩石又是由具有不同化学成分和不同结晶格架的矿物以不同的结构方式所组成。由于矿物成分的化学键各不相同，则其分子的内聚力也各不相同。于是，矿物晶体的强度便取决于晶体分子之间作用的内力、晶体结构和晶体的缺陷。通常，晶体之间的内聚力，都小于晶体内部分子之间的内聚力。并且，晶粒越大，内聚力越小，细粒岩石的强度一般比粗粒岩石的大。又因为晶体之间的内聚力小于晶体内的内聚力，所以，破坏裂缝都出现在晶粒之间。 岩石中普遍存在着以孔隙、气泡、微观裂隙、解理面等形态表现出来的缺陷，这些缺陷都可能导致应力集中。因此，微观缺陷将影响岩石组分的性质，大的裂隙还会影响整体岩石的坚固性，使其易于爆破。 岩体的裂隙性，不但包括岩石生成当时和生成以后的地质作用所产生的原生裂隙，而且包括受生产施工、周期性连续爆破作用所产生的次生裂隙。它们包括断层、褶曲、层理、解理、不同岩层的接触面、裂隙等弱面。这些弱面对于爆破性的影响有两重性:一方面，弱面可能导致爆生气体和压力的泄漏，降低爆破能的作用，影响爆破效果;另一方面，这些弱面破坏了岩体的完整性，易于从弱面
中国石油大学（岩石可钻性的测定）实验报告 实验日期： 2014.10.21 成绩： 班级： 石工11-11 学号：11021525 姓名： 徐银亮 教师： 郭辛阳 同组者： 夏平 张栋 杜顺明 刘磊 岩石可钻性的测定 一、实验目的 1、了解岩石的可钻性； 2、掌握岩石可钻性的测量方法。 二、实验原理 1、实验设备 实验中使用岩石可钻性测试仪来测量岩石的可钻性，如下图1所示。设备的具体技术指标参见《岩石可钻性测定及分级方法-SY/T 5426-2000》。 2、测量原理 使用特制微钻头（牙轮钻头或PDC 钻头），以一定的钻压（牙轮钻头为890N±20N ，PDC 钻头为500N±10N ）和转速（55r/min±1r/min ）在岩样上钻三个特定深度的孔（牙轮钻头为2.4mm ，PDC 钻头为3mm ），取三个孔钻进时间的平均值为岩样的钻时（d t ），对d t 取以2为底的对数值作为该岩样的可钻性级值d K ，计算
公式如下所示： t K d 2l o g 求得可钻性级值后，再查岩石可钻性分级标准对照表（如下表1所示）进行定级。 测量原理详见《岩石可钻性测定及分级方法-SY/T 5426-2000》。 三、实验步骤 1、试样用石油钻井所取井下岩心或地面采的岩石，岩样制备成圆柱体（直径40-100mm ，高度30-80mm ）或长方体（长宽各100mm ，高度20-100mm ），端面平行度公差值≦0.2mm ，试验前将试样放在温度设定为105-110℃的干燥箱内烘烤24小时； 2、将手轮上移至最上端，取下岩心支架、钻头和接屑盘并清扫干净； 3、装上接屑盘，将所选的微型钻头安装在花键轴上端（注意：钻头上键槽应对准花键轴上端的键！），安装好钻头后，将岩心支架回归原位； 4、关闭所有钻井模式（牙轮模式和PDC 模式），打开总电源 ，打开相应钻进模式开关（牙轮模式或PDC 模式，开关如图2所示），打开电机调速器上的电机开关，开动电机，调电机至规定转速55转/分（注意：教师进行此项调速操作，学生请不要调电机转速，避免产生危险！），然后关闭电机开关； 5、选择好相应的钻压砝码（牙轮钻头用两个砝码，PDC 钻头只用一个下部大砝码），放在砝码支架上； 6、将准备好的试样放在岩心支架上，手轮下移，稍用力夹紧岩样，如果钻头高出岩心支架，应在轻轻夹紧岩样的同时，逆时针转动小手摇泵手轮，卸掉液压系统压力（注意：要确保岩样的钻井面一定为平面！）。 7、转动手摇泵给活塞缸和储能器加压，先使钻头上移顶在岩样底面上，后顶砝码至最高点（注意：该过程中应特别注意观察压力表，不能使压力表超过0.9MPa ！），然后，回摇手摇泵，使砝码下行，观察压力表，停摇手摇泵后，压力能够反弹至试验规定值后即可； 8、待压力稳定后，按清零按钮，待位移、时间清零后，再按清零按钮复位；