钻井地层学习.pptx

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1、问题讨论：问题讨论：钻井工程的学习内容应有哪些？第1页/共128页第一章 钻井的工程地质条件 第2页/共128页概述概述本章内容及与相关学科的关系：本章内容及与相关学科的关系：本章讲钻井的客观对象地层。地层的知识涉及多门学科，如地质学、沉积学、地质构造学、岩石力学等等，本章主要讲与钻井直接相关的地层知识。第3页/共128页问题讨论：问题讨论：1)地层的知识对钻井工程师重要吗？2)钻井工程师需要了解地层哪些方面的知识或信息？第4页/共128页了解地层的重要性：了解地层的重要性：如果对地层不了解或了解不多，钻井就如瞎子走路，盲人摸象。军事上有“知己知彼，百战不殆”。钻井工程师要想顺利钻井，也必须知

2、己知彼。这个“己”是指设备、钻具、人员和管理，这个“彼”就是指钻井的客观对象地层。第5页/共128页了解地层的具体作用：了解地层的具体作用：1)钻井必须处理好井筒内钻井液与井壁地层之间的化学和压力平衡问题，即钻井的安全问题。否则会发生缩径、井塌、卡钻、井漏、井喷和压裂地层等事故。这就必须了解井壁地层的稳定性、地层孔隙的流体压力和地层破裂压力等。第6页/共128页2)钻井的质量必须达到要求，其重要方面是要求打得准，这就是井眼轨迹控制问题。钻井的井眼轨迹控制越来越重要，这就要求钻井工程师必须了解地层的自然导向特性如地层倾角，掌握地层的自然造斜规律，以便为确定合理的轨迹控制方法、工具和工艺提供依据。

3、第7页/共128页3)钻井的基本工作之一是破岩，这就必须了解地层岩石的可钻性，以便为选用合适的钻头和确定合理的钻进参数提供依据。第8页/共128页小结：小结：一口井开钻之前，钻井工程师应充分认识和了解该地区的工程地质资料，不断积累经验。这是进行一口井设计的重要基础，也是一口井钻井成败的重要基础。地层的基本重要特性之一：地层的基本重要特性之一：始终是介于黑箱和白箱之间的一个灰箱。第9页/共128页 第一节 地下压力特性问题讨论：问题讨论：1)从地下取一岩石单元体，该单元体是否受有力的作用？2)如果受力作用，力从何而来？有何特点？第10页/共128页补充：地应力和地应力场补充：地应力和地应力场自重

4、应力和自重应力场：自重应力和自重应力场：垂直方向为主，广泛存在，是主要地应力源。构造应力和构造应力场：构造应力和构造应力场：水平方向为主，仅在有构造挤压作用的地区存在。热应力：热应力：主要在热异常地区有较大的值，一般地区很小。第11页/共128页1 1 地下各种压力的概念地下各种压力的概念1.1 1.1 静液压力静液压力定义和计算定义和计算：由液柱自身的重力所产生的压力，一般用ph表示，即：ph=0.00981hl第12页/共128页 式中 ph静液压力，MPa；液体的密度，g/cm3；hl液柱的垂直高度，m。静液压力举例：静液压力举例：压力梯度概念及意义：压力梯度概念及意义：单位高度或深度增

5、加的压力。若用Gh表示静液压力梯度(MPa/m)，则 Gh=ph/hl=0.00981当量密度概念及意义当量密度概念及意义：=ph/0.00981hl 第13页/共128页1.2 1.2 上覆岩层压力上覆岩层压力定义和性质：定义和性质：地层某处的上覆岩层压力是指该处以上地层岩石基质和孔隙中流体的总重力所产生的压力，一般用p0表示。计算方法一：计算方法一：假设上覆岩层的密度相同，设0为沉积岩包括基质和孔隙流体的平均密度，则：p0=0.009810 D第14页/共128页计算方法二：计算方法二：假设上覆岩层的密度相同，但分别考虑基质和其中的孔隙流体，则：p0=0.00981D1-ma+计算方法三：

6、计算方法三：由于上覆岩层的岩性和密度不同，p0可以分段计算再迭加，这样更准确。第15页/共128页 式中：p0 上覆岩层压力，MPa；D地层垂直深度，m；岩石孔隙度，%；ma岩石骨架密度，g/cm3；孔隙中流体密度，g/cm3 0沉积岩包括基质和孔隙流体的平均密度，g/cm3。第16页/共128页上覆岩层压力随深度变化特点：上覆岩层压力随深度变化特点：由于沉积压实作用，上覆岩层压力随深度增加不象静液压力那样线性增大，而是增大越快且不均匀。上覆岩层压力梯度上覆岩层压力梯度G G0 0：可把p0进似看作随深度线性增大。工程上常用G0的平均值0.0227MPa/m来做进似计算，但G0的实际变化范围为

7、0.01700.0294MPa/m之间。海上钻井特殊情况：海上钻井特殊情况：第17页/共128页1.3 1.3 地层压力地层压力定义：定义：指地层孔隙流体所具有的压力，也称地层孔隙压力，一般用pp 表示。正常地层压力正常地层压力：等于从地表到地下某处连续地层水的静液压力。正常地层压力梯度(用Gp表示)为0.00981MPa/m0.0105MPa/m。第18页/共128页异常地层压力：异常地层压力：指实际的地层压力大于或小于正常地层压力的现象。超过正常地层压力的（ppph）称为异常高压，而低于正常地层压力的（ppph）称为异常低压。第19页/共128页1.4 1.4 基岩应力基岩应力(垂直自重基

8、岩应力垂直自重基岩应力)定义：定义：由岩石颗粒之间相互接触来支撑的那部分上覆岩层压力，亦称有效上覆岩层压力或颗粒间压力，这部分压力是不被孔隙水所承担的。用来表示。第20页/共128页1.5 1.5 重力场下几个压力的关系重力场下几个压力的关系 以上所述地下各种压力之间的关系可用图(1-1)和式(1-5)来说明。po=pp+式中：po上覆岩层压力，MPa；pp地层压力，MPa；基岩应力，即垂直自重基岩应力，MPa。第21页/共128页第22页/共128页1.6 1.6 异常低压异常低压异常低压的范围和成因：异常低压的范围和成因：低的只有静液压力梯度的一半。成因：1)多年开采的油气藏而又没有足够的

9、压力补充；2)地下水位很低的地区(画图)；3)石灰岩地区的裂缝和溶洞地层。第23页/共128页1.7 异常高压异常高压异常高压的分布特点：异常高压的分布特点：在世界各地广泛存在，从新生代更新统到古生代寒武系、震旦系都曾遇到。第24页/共128页两种压力体系对比：两种压力体系对比：正常地层压力体系是一个“开启”系统，即可渗透的、流体可以流通的地层，它允许不断建立静液压力条件。与此相反，异常高压地层压力系统是“封闭”的。且上部基岩重力的部分是由岩石孔隙内的流体所支撑的(画图)。第25页/共128页第26页/共128页第27页/共128页异常高压的范围：异常高压的范围：通常认为其上限为上覆岩层压力。

10、但也曾遇到比上覆岩层压力高的超高压地层(超过40%)，因为地层有强度。第28页/共128页异常高压的成因：异常高压的成因：普遍公认的成因主要有沉积压实不均、渗透作用、构造作用、水热增压、同一水动力系统的露头高等，且常常是多种因素综合作用的结果。第29页/共128页1.8 1.8 地层破裂压力地层破裂压力在井下一定深度裸露的地层，承受流体压力的能力是有限的，当液体压力达到一定数值时会使地层破裂，这个液体压力称为地层破裂压力，一般用pf表示。第30页/共128页1.9 1.9 地层坍塌压力地层坍塌压力在井下一定深度裸露的地层，其力学稳定性可能是有限的，当井内钻井液柱压力低于某一值时，地层会出现明显

11、的缩径或垮塌，我们就称这个钻井液压力为地层坍塌压力。第31页/共128页2 2 地层压力地层压力(异常高压异常高压)检测检测地层压力检测的重要性：地层压力检测的重要性：地层压力检测特点：地层压力检测特点：有多种检测方法，但都有一定的局限性。因为异常高压地层的成因多种多样，且地下情况复杂多变。应针对具体情况，用几种方法进综合检测。第32页/共128页地层压力检测方法分类：地层压力检测方法分类：分为两类，一类是用邻井资料或地球物理资料进行压力预测，以便新井设计；另一类是根据所钻井的实时数据进行压力监测，以便调整钻井措施。地层压力地层压力(异常高压异常高压)检测原理：检测原理：第33页/共128页第

12、34页/共128页第35页/共128页3 3 地层破裂压力检测地层破裂压力检测检测方法现状：检测方法现状：提出了数种检测方法，但都有一定的局限性。3.1 3.1 休伯特和威利斯法休伯特和威利斯法重力场下地下岩石的应力状态：重力场下地下岩石的应力状态：第36页/共128页 三维不均匀主应力状态，三个主应力互相垂直。最大主应力1为垂直方向，大小等于有效上覆岩层压力(即骨架应力)，最小主应力3 和介于1 与3 之间的主应力2 在水平方向上互相垂直。最小主应力3 的大小等于(1/31/2)1(画图)。第37页/共128页检测原理：检测原理：pf=pp+3=pp+(1/3-1/2)11=p0-pppf=

13、pp+(1/3-1/2)(p0-pp)理论预测方法的局限性：理论预测方法的局限性：第38页/共128页3.2 3.2 液压实验法液压实验法 也称漏失试验，在下完一层套管，注完水泥和钻过水泥塞后进行。也可以在钻井过程中用封隔器对地层进行(画图)。第39页/共128页液压实验法的步骤：液压实验法的步骤：1)调节钻井液性能，保证其稳定，上提钻头至套管鞋内，关闭防喷器；2)用较小排量(0.661.32L/s)向井内注入钻井液，并记录各个时期的注入量及立管压力；第40页/共128页3)作立管压力与累计泵入量的关系曲线图(图1-8)；4)从图上确定各个压力值(漏失压力、开裂压力和传播压力)；第41页/共1

14、28页第42页/共128页第43页/共128页5)求地层破裂压力pf：pf=0.00981mD+pL 式中：m试验用钻井液密度，g/cm3；pL漏失压力，MPa；D 试验井深，m。第44页/共128页说明：说明：液压实验法适用于砂泥岩为主的地层。对石灰岩、白云岩等硬地层的液压试验有待实验研究。第45页/共128页4 地层坍塌压力检测4.1理论计算方法第46页/共128页4.2经验法确定地层坍塌压力第47页/共128页 第二节 岩石的工程力学性质意义：意义：在钻井过程中，我们不仅要提高破碎岩石的效率和控制好井眼轨迹，还要保证井壁岩层的稳定，这些都取决于我们对地层的相关压力和岩石的工程力学性质的认

15、识和了解。第48页/共128页问题讨论：问题讨论：1)你知道的材料机械性质有哪些？2)从总体规律看，随井眼垂深增加，机械钻速减小，为什么？3)在随垂深减小的总体规律中，一些井段会出现机械钻速相对增大，为什么？4)钻井工程师可以通过哪些途径认识和了解待钻地层岩石的工程力学性质？第49页/共128页本节内容：本节内容：结合钻井工程阐明岩石的机械性质以及影响这些性质的有关因素，为正确掌握钻井工程的主要理论与技术打下必要的基础。第50页/共128页补充：获取岩石机械性质的途径1）实钻2）录井（钻时、岩芯、岩屑）3）测井（密度、孔隙度）4）经验第51页/共128页1 1 岩石的机械性质1.1 1.1 沉

16、积岩及其基本特性沉积岩及其基本特性1)1)岩石的矿物组成：岩石的矿物组成：岩石是造岩矿物颗粒的结合体，最主要的造岩矿物分为八类，有20余种，见表1-1。第52页/共128页表1-1 1-1 主要造岩矿物矿物名称密度摩氏硬度铝硅酸盐（长石族）正长石钾微斜长石钠长石钠钙长石中长石钙钠斜长石钙长石2.572.542.622.652.652.672.672.692.702.732.742.76666.566.55.56565666.5第53页/共128页矿物名称密度摩氏硬度似长石类霞石白榴石2.552.652.452.505.565.56II云母（层状硅酸盐）白云母黑云母2.7632.703.122.

17、52.53第54页/共128页III 铁镁硅酸盐辉石普通辉石普通角闪石橄榄石3.33.263.433.053.473.273.375656566.57IV.氧化物类石英石髓(玉髓)蛋白石磁铁矿等2.602.66-1.92.3-775.56.5-第55页/共128页V.碳酸盐矿物方解石文石(霰石)白云石2.712.722.932.952.82.933.543.54VI.硫酸盐矿物无水石膏石膏2.92.992.372.3333.51.52第56页/共128页VII.卤化物岩盐2.1322.5VIII.粘土矿物(层状硅酸盐)高岭石微晶高岭石2.62.63-12.5第57页/共128页 氧化物(石英)

18、铁镁硅酸盐(辉石、角闪石、橄榄石)铝硅酸盐即长石族碳酸盐矿物(方解石、白云石)硫酸盐矿物(石膏)云母卤化物(岩盐)粘土矿物第58页/共128页2)2)岩石的结构：岩石的结构：是说明小块岩石的组织特征的，主要指岩石晶体的结构和胶结物的结构。据此可分沉积岩为结晶沉积岩和碎屑沉积岩两大类。3)3)岩石的构造：岩石的构造：是指岩石在大范围内的结构特征，对沉积岩主要包括层理和页理。4)岩石的其它物理性质：岩石的其它物理性质：密度、孔隙度等。第59页/共128页1.2 1.2 岩石的弹性岩石的弹性1.3 1.3 岩石的强度岩石的强度1.3.1 1.3.1 岩石强度的概念岩石强度的概念1)1)定义：定义：岩

19、石在一定条件下受外力的作用达到破坏时的应力，单位是Pa,一般用MPa。第60页/共128页2)决定岩石强度大小的内因决定岩石强度大小的内因：取决于岩石的“内聚力”和岩石颗粒间的“内摩擦力”。内聚力为矿物晶体或碎屑间的相互作用力，或是矿物颗粒与胶结物之间的连接力。内摩擦力是颗粒之间的原始接触状态即将被破坏而要产生位移时的摩擦阻力。坚固岩石和塑性岩石的强度主要取决于岩石的内聚力和内摩擦力；松散岩石的强度主要取决于内摩擦力。第61页/共128页3)3)影响岩石强度的因素：影响岩石强度的因素：分为自然因素和工艺技术因素两类。自然因素：自然因素：岩石的矿物成分(对沉积岩而言还包括胶结物的成分和比例)、矿

20、物颗粒的大小、岩石的构造、结构及缺陷，岩石的密度和孔隙度(举例)。第62页/共128页岩石强度随埋深的变化：岩石强度随埋深的变化：同种岩石一般随着埋藏深度的增加，其孔隙度减小，密度增大，地质年代越老，因此强度增加。岩石强度的各向异性：岩石强度的各向异性：沉积岩存在层理，其强度有异向性。结晶岩的各向异性大于碎屑岩。第63页/共128页工艺技术因素：工艺技术因素：岩石的受载方式、外载作用的速度、液体介质性质不同，相同岩石的强度不同；岩石的应力状态不同，相同岩石的强度差别也很大。1.3.2 简单应力条件下岩石的强简单应力条件下岩石的强度度1)1)定义和种类：定义和种类：2)2)实验方法：实验方法：3

21、)3)实验数据：实验数据：表1-4 表1-6。第64页/共128页第65页/共128页第66页/共128页表1-4 1-4 岩石的几种单向强度(MPa)(MPa)岩石抗压抗拉抗剪 抗弯粗粒砂岩1425.14-10.3中粒砂岩1515.2-13.1细粒砂岩1857.95-24.9页岩14611.78-36泥岩183.2-3.5石膏171.9-6含膏石灰岩422.4-6.5第67页/共128页安山岩98.65.898白云岩1626.9118石灰岩1389.1145花岗岩16612198正长岩215.214.3221辉长岩23013.5244石英岩30514.4316辉绿岩34313.4347第68

22、页/共128页表1-5 1-5 岩石几种强度间的比例关系岩 石 抗压抗拉抗弯抗剪花岗岩10.020.040.030.09砂 岩10.020.050.060.200.100.12石灰岩10.040.100.080.100.15第69页/共128页表1-6 1-6 几种岩石强度的各向异性(MPa)(MPa)岩石抗拉抗弯抗剪抗压/粗砂岩4.455.31117104847118157142176中粒砂岩7.75.21623131934594862117211147200细砂岩8116821271845595265138241133220粉砂岩-2.3174.351113203410455115第70页

23、/共128页4)4)简单应力条件下岩石强度规律：简单应力条件下岩石强度规律：a)抗拉抗弯抗剪12233446 6第85页/共128页3)3)岩石由脆性向塑性转变的性质：岩石由脆性向塑性转变的性质：在三轴应力条件下，随着围压的增大，岩石表现出从脆性向塑性的转变，并且围压越大，岩石破坏前所呈现的塑性也越大。第86页/共128页4)4)岩石由脆性向塑性转变的标志：岩石由脆性向塑性转变的标志：岩石在高围压下的塑性性质可以从应力应变曲线看出来。一般认为，当岩石的总应变量达到3%5%时就可以说该岩石已开始具有塑性性质或已实现了脆性向塑性的转变。第87页/共128页5)5)岩石由脆转塑的实例：岩石由脆转塑的

24、实例：图1-10，大理岩和砂岩的围压分别超过23.5MPa和27.5MPa后，已开始呈现塑性状态。第88页/共128页第89页/共128页表1-8中列出了几种岩石破坏前所达到的应变量。可以看出，除了石英砂岩外，其余岩石在100MPa以上均具有明显的塑性性质。第90页/共128页表1-8 1-8 岩石在围压下的塑性变形岩 石围压100MPa围压200MPa破坏前的应变量/%石英砂岩2.93.8白云岩7.313.0硬石膏7.022.3大理岩22.028.8砂岩25.825.9石灰岩29.127.2页岩15.025.0盐岩28.827.5第91页/共128页6)6)了解岩石从脆性向塑性转变围压了解岩

25、石从脆性向塑性转变围压的意义：的意义：是选择和使用钻头的重要依据。因为脆性破坏和塑性破坏是两种不同的破坏方式，破坏这两类岩石要应用不同结构类型的钻头、不同的破碎方式和不同的破碎参数的合理组合，才能取得较好的破岩效果。第92页/共128页1.5 1.5 岩石的硬度岩石的硬度定义：定义：是岩石抵抗其他物体表面压入或侵入的能力。硬度与抗压强度：硬度与抗压强度：岩石的硬度与组成岩石的矿物颗岩石的硬度与组成岩石的矿物颗粒的硬度：粒的硬度：岩石硬度标准：岩石硬度标准：摩氏硬度和压入硬度(史氏硬度)。第93页/共128页1)1)摩氏硬度摩氏硬度(相对硬度相对硬度)：用10种矿物作为摩氏硬度的标准：滑石(1度

26、)、石膏(2度)、方解石(3度)、萤石(4度)、磷灰石(5度)、长石(6度)、石英(7度)、黄玉(8度)、刚玉(9度)、金刚石(10度)。第94页/共128页现场更简便的方法：现场更简便的方法：指甲(2.5度)、铁刀(3.5度)、普通钢刀(5度)、玻璃(5.5度)、锯条(6度)、锉刀(7度)、硬合金(9度)等刻划矿物或岩石鉴别其硬度。摩氏硬度的意义：摩氏硬度的意义：是选择破岩工具的参考依据。第95页/共128页2)2)压入硬度压入硬度(史氏硬度史氏硬度)：测试装置见图1-12图1-123，测试结果见图1-14。第96页/共128页第97页/共128页第98页/共128页第99页/共128页三类

27、岩石的硬度计算方法如下：脆性岩石和塑脆性岩石：脆性岩石和塑脆性岩石：pY=p/S式中：pY 压入硬度，MPa；p 脆性破碎时压头上载荷，N；S 压头的底面积，mm2。塑性岩石：塑性岩石：取产生屈服时的载荷pOY 代替p，即：pY=pOY/S第100页/共128页我国按压入硬度的大小将岩石分为六类12级，作为选择钻头的主要依据之一(表1-9)。第101页/共128页表1-9 1-9 岩石按硬度的分类(MPa)(MPa)类别软中软中硬硬坚硬极硬级别12345678910 11 12Py112.52.55510101515202030304040505060607070第102页/共128页压入硬度

28、的意义：压入硬度的意义：因为钻头是在井底岩层表面施加载荷，使其发生局部破碎的，故压入硬度在钻井的岩石破碎过程中有一定的代表性，能在一定程度上反映钻井时岩石抗破碎的能力。第103页/共128页1.6 1.6 岩石的研磨性定义：定义：岩石磨损钻头切削刃的能力称为岩石的研磨性。意义：意义：对于正确地设计和选择使用钻头，延长钻头寿命，提高钻头进尺，提高钻井速度有重要的意义。第104页/共128页研磨性问题的特点和研究现状：研磨性问题的特点和研究现状：钻头刃部表面的研磨性磨损除了与摩擦付材料的性质有关外，还取决于摩擦的类型和特点、摩擦表面的形状和尺寸、摩擦面的温度、摩擦体的相对运动速度、摩擦体间的接触应

29、力、磨损产物的性质及其清除情况、参与摩擦的介质等因素。是十分复杂和研究得很不够的领域。第105页/共128页第106页/共128页1.7 1.7 岩石的可钻性概念：概念：是岩石抗钻头破碎的能力，或为在一定钻头规格、类型及钻井工艺条件下岩石抵抗钻头破碎的能力。通俗地说，是指岩石好不好钻。第107页/共128页意义：意义：可钻性的概念，已经把岩石性质由强度、硬度等比较一般性的概念，引向了与钻孔有联系的概念，在实际应用方面占有重要的地位。通常钻头的选型、确定钻头工作参数、预测钻头工作指标等都以岩石可钻性为基础。第108页/共128页岩石可钻性问题的特点和解决办岩石可钻性问题的特点和解决办法：法：是岩

30、石在钻进过程中显示出的综合性指标，取决于许多因素(举例)。要找出与其影响因素间的定量关系是比较复杂和困难的，岩石可钻性只能在这种或那种具体破碎方法和工艺规程下，通过试验来确定。第109页/共128页岩石可钻性测定和分级方法的现状：岩石可钻性测定和分级方法的现状：不统一。我国石油系统岩石可钻性测定和分我国石油系统岩石可钻性测定和分级方法：级方法：(尹宏锦,1987)在岩石可钻性测定仪上使用31.75mm直径钻头，钻压889.66N，转速55r/min的钻进参数，第110页/共128页 在标准岩样上钻三个孔，孔深2.4mm，取三个孔钻进时间的平均值为岩样的钻时(td)，对td取以2为底的对数值作为

31、该岩样的可钻性级值Kd，一般Kd取整数值。Kd=log2td（1-38）我国将地层可钻性按Kd的整数值分为10级。各主要油田地层可钻性等级所占比例见表1-14。第111页/共128页表1-14 1-14 我国各油田地层可钻性等级所占比例(%)(%)表 等级油田大港6.416.829.227.914.84.240.1胜利8.011.918.922.118.912.0520.80.2苏北6.57.711.915.517.115.511.77.63.92.6西北0.010.34.515.347.526.05.80.40.1江汉2.15.111.418.421.719.512.76.22.2华北4.2

32、6.311.216.118.517.212.97.73.82.1大庆0.62.26.714.021.322.917.69.53.91.3四川0.070.433.914.228.229.917.16.00.90.01第112页/共128页2 2 井底压力条件下岩石的 机械性质及其影响因素意义：意义：2.1 2.1 井眼周围地层岩石的受力井眼周围地层岩石的受力 第113页/共128页第114页/共128页由图1-15有：1)围压(1、2、3)；2)岩石内孔隙流体的压力pp；3)钻井液柱压力ph。第115页/共128页2.2 2.2 井底各种压力对岩石性能的影响井底各种压力对岩石性能的影响2.2.1

33、 围压的影响围压的影响围压对井壁稳定性的的影响：围压对井壁稳定性的的影响：1)围压越大和越不均匀，井壁越不稳定。2)pf与围压的大小紧密相关。3)如果m太小，软弱岩层就会产生剪切破坏而坍塌或者出现塑性流动而缩径；如果m过大，又会使地层破裂；故m应合适。第116页/共128页2.2.2 2.2.2 孔隙压力的影响孔隙压力的影响1)1)各向压缩效应：各向压缩效应：增大围压一方面增大岩石的强度，另一方面也增大岩石的塑性，这两方面的作用统称为“各向压缩效应”。第117页/共128页孔隙压力的影响：孔隙压力的影响：降低了岩石的各向压缩效应。在考虑井壁的稳定时应对孔隙压力给予足够的重视。相反，在钻井中孔隙

34、压力有助于岩石的破碎，从而提高钻井速度。第118页/共128页表1-10 1-10 有效应力的作用(MPa)(MPa)围 压(1=p2)孔隙压力(pp)有效应力(3-pp)岩石的破碎应力（1-3）00059.834.534.5058.413.86.96.9106.020.7020.7171.034.513.820.7169.144.824.120.7166.769.048.320.7167.134.5034.5211.048.313.834.5211.869.034.534.5212.755.2055.2253.869.013.855.2250.4第119页/共128页第120页/共128页2

35、.2.3 2.2.3 液柱压力的影响液柱压力的影响影响机理：影响机理：井底的岩石，如属不渗透、无孔隙液体时，则增大钻井液的液柱压力ph将增大对岩石的各向压缩效应和“压持效应”钻井液压力将岩屑压在井底，造成重复破碎。实验结果：实验结果：第121页/共128页表1-11 1-11 液压p ph h对岩石硬度的影响(MPa)(MPa)岩石泥灰岩大理岩白云岩液压硬度相对值硬度相对值硬度相对值0498100.0803100.0-20602121.0-3670100.035633127.2980122.04136112.765773155.41083135.04220115.085856172.01180

36、147.04504124.0951301261.3-4626126.21001626306.01490185.54940134.7第122页/共128页表1-12 1-12 几种岩石的脆塑性转变压力岩 石大气压力下的呈现Kp时的压力(ph)/MPa硬度/MPa塑性系数Kp白云岩36101.35060砂岩5141.652030粉砂岩8952.6815第123页/共128页液柱压力对钻井速度有明显的影响，表现在随着钻井液液柱压力的增高，单位破岩能量所破碎的岩石体积（V/W）下降，且钻井液液柱压力对于软而易钻的地层的影响更大；实验结果见表1-13及图1-18。第124页/共128页表1-13 1-13 一些岩石的脆塑性转变压力液注压力从035MPa软硬岩 石V/W 减小/%软硬岩 石微型钻头钻速降低/%Indiana 灰岩93Riflr 页岩78Berra 砂岩91Spraberry 页岩76Virgina Greenston90Wyoming 红岩63Danby 大理岩83Pennsylvanian 灰岩50Carthage大理岩71Rusb Spring 砂岩33Hasmark 白云岩49Ellerberger 白云岩22第125页/共128页第126页/共128页 谢谢！谢谢！第127页/共128页感谢您的观看！第128页/共128页