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第5卷 第1期1999年3月地质力学学报JOU RNAL O F GEOM ECHAN I CSV o l .5 N o.1M ar.1999文章编号:100626616(1999)0120065270收稿日期:1998203212作者简介:路保平(19622),男,教授级高级工程师,国家级有突出贡献中青年专家,石油大学博士研究生,多年来一直从事石油钻采科研及生产管理工作。
水化对泥页岩力学性质影响的实验研究路保平1,林永学2,张传进21中国新星石油公司开发部,北京 100083;2中国新星石油公司石油钻井研究所,山东 德州 2530051摘 要:在井眼失稳机理分析的基础上,经室内实验得出泥页岩水化后岩石力学参数的变化规律。
页岩水化前后坍塌压力对比结果表明,水化使泥页岩的坍塌压力持续升高,证实了泥页岩地层在钻遇初期稳定、裸眼一段时间后出现失稳。
关键词:井眼稳定;坍塌压力;水化试验;钻井液;分类号:TU 456 文献标识码:B泥页岩不仅具有岩石的共同特点,而且具有独特的水化性,因此成为井眼稳定研究的一个焦点。
泥页岩水化引起岩石力学参数发生变化,岩石力学参数的变化反过来引起岩石受力状态发生变化,岩石逐步遭破坏而出现井眼失稳。
因此,在研究影响井眼稳定的力学因素时,必须研究水化对岩石力学参数的影响规律。
1 井壁坍塌压力计算井壁周围的应力状态可以用以下力学模型求解:在无限大平面上,一圆孔受到均匀的内压,而在这个平面的无限远处受到两水平地应力(最大水平地应力ΡH 和最小水平地应力Ρh )的作用,垂直方向受上覆岩层压力。
依据文献[1～3]提供的方法可得到井壁坍塌压力的计算公式,用当量钻井液密度表示为:Θm =Γ(3ΡH -Ρh )-2C K +ΑP p (K 2-1)(K 2+Γ)H ×100(1) 式中:C 为岩石内聚力 M Pa ;K =co t 2(45°-Υ 2);Υ为内摩擦角 (°);H 为井深 m ;Θm 为坍塌压力当量钻井液密度 g ・c m -3;Γ为应力非线性修正系数;Α为毕奥特系数;P p 为地层孔隙压力 M Pa ;ΡH 和Ρh 分别为最大、最小水平地应力 M Pa可见坍塌压力当量钻井液密度除与岩石所受应力及地层孔隙压力有关外,还与岩石的力学参数有关。
泥页岩水化对岩石力学参数的影响吴超;罗健生;田荣剑;刘刚;李怀科;张兴来【摘要】根据泥页岩吸水扩散系数测试方法,在模拟井下温度和压力条件下,测定了现场泥页岩岩心在不同钻井液体系中的吸水率,计算了泥页岩吸水扩散系数,并通过泥页岩水化前后岩石弹性模量、内摩擦角、粘聚力及岩石强度的变化,揭示了钻井液在泥页岩地层中的渗透运移规律,为保证现场正常钻进及井壁稳定提供了一定的理论依据.【期刊名称】《石油天然气学报》【年(卷),期】2012(034)004【总页数】4页(P147-150)【关键词】泥页岩;水化;吸水扩散系数;岩石力学参数【作者】吴超;罗健生;田荣剑;刘刚;李怀科;张兴来【作者单位】中海油田服务股份有限公司,河北三河065201;中海油田服务股份有限公司,河北三河065201;中海油田服务股份有限公司,河北三河065201;中海油田服务股份有限公司,河北三河065201;中海油田服务股份有限公司,河北三河065201;中海油田服务股份有限公司,河北三河065201【正文语种】中文【中图分类】TE242在钻井过程中，经常钻遇到泥页岩地层。
当地层被钻开之后，钻井液和泥页岩接触并使之发生水化反应，导致岩石强度降低，造成井壁坍塌或缩径。
要评价钻井液抑制性的强弱，仅仅依靠传统方法——泥页岩的滚动回收率及膨胀率还不够全面。
尤其对硬脆性泥页岩，虽然其滚动回收率很高，膨胀率也很小，但是现场钻进时，若封堵效果不好，经常出现岩石剥落掉块现象。
这是由于在地层水化的过程中，岩石强度和粘聚力等一些力学参数发生了很大的变化。
因此，就有必要找出一些合理的参数来表征岩石水化前后的性能变化，从而能较为全面地评价在钻遇易水化地层时发生的井壁失稳及井眼不规则等问题。
泥页岩地层被钻开后，离井壁越近，泥页岩吸水越多，岩石强度降低程度越大，井壁坍塌的可能性也就越大。
但如果钻井液的抑制性较好，封堵泥页岩微裂缝的能力更强，泥页岩吸水量就更少，更有利于井壁稳定。
地基中的附加应力计算
1.经验公式法：
经验公式法是根据实际工程经验得出的结论，通过对已有工程案例的分析总结，得出了一系列与地基附加应力相关的经验公式。
这些经验公式可以根据地区、地质条件、地基材料等不同的情况进行选择和调整。
常用的经验公式有：
- 弗里斯(Prandtl)公式：适用于单轴受力的情况，可以计算地基中的垂直和水平附加应力。
-托伯公式：适用于地下水位以上的地表载荷作用的情况，可以计算地基中的垂直附加应力。
-迈尔公式：适用于地下水位以下的地表载荷作用的情况，可以计算地基中的垂直附加应力。
2.有限元法：
有限元法是通过将地基划分为有限的单元，利用有限元软件进行数值计算，得出地基中附加应力的分布情况。
这种方法需要进行大量的地质和地基参数调查，并进行合理的边界条件设定，才能得到准确的结果。
有限元法可以考虑地基中的非线性和不均匀性，因此可以提供更精确的附加应力计算结果。
在进行地基中附加应力计算时，需要考虑以下因素：
-建筑物或地表载荷的性质和大小；
-地下水位的位置和变化；
-地质条件和地基参数的分布情况；
-土壤的应力-应变关系。
通过合理选择计算方法和准确输入参数，可以得到准确的地基中附加应力计算结果。
这些结果可以用于地基设计和土木工程的安全评估，为工程提供合理的地基设计方案和施工措施。
混凝土受徐变作用的标准化计算方法混凝土受徐变作用的标准化计算方法引言混凝土是一种常见的建筑材料，具有广泛的应用领域。
然而，随着时间的推移，混凝土中的一些成分会发生变化，导致其性能随之改变，其中之一即为徐变。
徐变是指材料在长时间持续荷载下，由于材料粘滞性的存在，导致材料的应变逐渐增加的现象。
混凝土的徐变性能对其使用寿命和耐久性有着重要影响。
因此，混凝土受徐变作用的标准化计算方法是建筑工程中不可或缺的一部分。
一、混凝土徐变的概念和影响因素1.1 混凝土徐变的概念混凝土徐变是指在长时间持续荷载下，由于混凝土中的水泥胶体分子间的相互作用力和内部混凝土骨架的摩擦力等因素的存在，导致混凝土的应变逐渐增加的现象。
1.2 影响混凝土徐变的因素混凝土的徐变性能受到多种因素的影响，包括：（1）荷载大小和持续时间：较大的荷载和较长的持续时间会导致混凝土徐变更加明显。
（2）温度变化：温度变化会引起混凝土的收缩和膨胀，从而影响其徐变性能。
（3）水泥品种和用量：不同种类和用量的水泥会对混凝土的徐变性能产生不同的影响。
（4）骨料种类和粒径：不同种类和粒径的骨料会影响混凝土的内部结构和孔隙度，从而影响混凝土的徐变性能。
（5）混凝土配合比和浇筑工艺：不同的混凝土配合比和浇筑工艺会影响混凝土的密实度和内部结构，进而影响混凝土的徐变性能。
二、混凝土徐变的计算方法2.1 徐变试验混凝土徐变试验是评价混凝土徐变性能的基本方法。
常见的徐变试验方法包括：恒定荷载试验、恒定应变试验和蠕变试验。
（1）恒定荷载试验：在混凝土试件上施加恒定荷载，测定试件在荷载下的应变随时间的变化曲线，从而评价混凝土的徐变性能。
（2）恒定应变试验：在混凝土试件的顶端施加恒定应变，测定试件在应变下的应力随时间的变化曲线，从而评价混凝土的徐变性能。
（3）蠕变试验：在混凝土试件上施加恒定荷载，同时施加恒定应变，测定试件在荷载和应变作用下的应变随时间的变化曲线，从而评价混凝土的徐变性能。
水力学理论经验公式在泥沙运动理论中的应用-水力学论文-水利工程论文-水利论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要：水力学理论的学科发展是由数学推导为主导和以实验及经验公式工程应用为主导共同推动的结果, 经验公式是水力学学科的重要组成部分。
不应因为泥沙运动学科存在较多的经验公式、半经验半理论公式, 而认为泥沙运动学科缺少理论或理论不完美。
认为唯有严格的数学推导才能体现泥沙运动学科理论完美的观点恐怕过于理想。
在学科发展的某些节点问题上, 需要实验和经验公式发挥主导作用。
与水力学相比, 泥沙运动理论中的经验公式的适用范围还有待拓展, 期待不久的将来能出现物理概念清晰、适用范围广、精度高的泥沙运动计算公式。
关键词：泥沙运动理论; 水力学; 经验公式;Abstract：Experiment is one of the two predominant drivers that push the theories of hydraulics to move forward in alternation with mathematical derivation, empirical formula based on experiment also make an important component in hydraulics. Science of sediment transport cannot be regarded as less theoretical or imperfectly theorized just because there are numbers of empirical or semi-empirical formula. On the contrary, the viewpoint that only strict mathematical derivation makes perfect theoretical system in the science of sediment transport is over idealistic. In fact, both experiment and empirical formula play an leading role at some important steps of the subject. However, compared with hydraulics, the applicable scope of empirical formula in the theory of sediment transport needs to be further expanded by developing equations with sound physical background and high precision in the future.Keyword：sediment transport theory; hydraulics; empirical formula;1、引言河流是人类文明的摇篮, 其两岸广阔的冲积平原和丰富的淡水资源是人类得以生存和发展的重要条件。
