��文章编号:1673�0836(2005)06�0915�03根据岩屑硬度和塑性系数确定地层岩石的力学性质�李�斌,杨春雷,刘�勇(西南石油学院岩石破碎学与钻头研究实验室,四川�成都�610500)摘�要:在石油钻井和开发过程中准确掌握地层岩石的力学性质是非常重要的工作。本文通过对新疆油田部分油气井在钻井过程中获得的岩屑,在实验室测得了岩屑的硬度和塑性系数,在大量试验数据基础上,建立了岩屑硬度和塑性系数与岩石可钻性、抗压强度和研磨性的相关关系,从而获得钻井地层岩石的力学性质。关键词:岩屑;硬度;塑性系数;岩石;试验中图分类号:TD313�����������文献标识码:ARockMechanicalPropertiesAccordingtoHardnessandPlasticityCoefficientofRockCuttingsLIBin,YANGChun�lei,LIUYong(TheRockFragmentationandBitLaboratory,South-WestPetroleumInstitute,Chengdu610500,China)Abstract:Itisimportanttoknowabouttheformationmechanicalpropertiesduringtheprocessofoildrillingandex�ploitation.Therelevantrelationsbetweenhardnessandplasticitycoefficientofrockcuttingsanddrillingrockcapability,compressivestrengthandgrindingaredescribedbasedonthedataoftheexperimentaontherockcuttingsfromtheXinjiangOilfield.Withtherelevantrelations,themechanicalpropertiesofrockinthedrillingformationcanbegained.Keywords:rockcuttings;hardness;plasticitycoefficient;rock;test1�引言钻井地层岩石的力学性质是油气田钻井和开发所必需的基础技术参数,常常应用于井眼稳定性分析、钻头选型和钻井参数优选、油井出砂分析、油井压裂酸化的措施选取等领域。特别是在钻井现场要进行钻头合理选型和钻井参数优选,最重要的工作就是能及时准确地掌握钻井地层岩石的力学性质。如果能在钻井现场能及时地获得地层岩石的力学特性,我们就可以确定钻头在具体井段用最适合地层岩石特点的钻头类型,从而提高钻井速度,节省大量的钻井成本。获得地层岩石力学特性的方法有岩芯试验法和测井资料预测法。岩芯试验法需要获得不同构造、不同层位、不同井深的岩芯,而钻井工程中钻取岩芯的主要目的是为了地质和油藏的解释,往往钻取岩芯的层位都是含油气段,获得岩芯的成本和难度都很大,即使获得的岩芯都需到实验室进行试验,需要的时间和周期都很长。测井资料预测法需要一定数量已钻井的测井资料,同时也需要实测一些地层岩石的力学性能,并且声波测井是在钻井完成后获得的,而不能在钻井过程中获得地层岩石的特性。因此迫切需要一种既不受岩芯和测井资料限制的岩屑试验法来获得地层岩石的力学性质。岩屑试验法采用的试验方法主要有岩屑声波法和岩屑压入法,岩屑声波法获得岩石的力学性质是利用岩石的声学特性,但它不能通过直接测量来获得岩石的力学特性,需要建立岩石力学性质和岩石声学特性的关系式,由于岩石的不均匀性和各向异性,很难建立可靠的关系式,往往建立的关系式第1卷�第6期2005年12月���������地下空间与工程学报ChineseJournalofUndergroundSpaceandEngineering���������Vol.1Dec.2005�收稿日期:2005�08�05(修改稿)作者简介:李�斌(1963�),男,四川南充人,副教授,博士研究生,从事岩石力学与钻头工作力学的教学与研究。误差都很大,同时对于一些岩石声学特性差的岩石(如井下的泥岩及页岩等)试验误差更大。岩屑压入法是在岩屑上直接进行压入硬度试验,可准确获得岩石的硬度和塑性系数,同时从岩石可钻性、抗压强度及研磨性的试验原理和方法可知,它们同岩石的硬度和塑性系数有很大的相关性,这样就能准确地获得地层岩石的力学性质。2�岩屑压入法的试验原理岩石硬度是指岩石抵抗其它物体压入的破碎强度,即是在压头压入岩石后,岩石产生第一次体积破碎时接触面上单位面积的载荷。塑性系数是指岩石在压头压入后,岩石产生第一次体积破碎时破碎消耗的总功与弹性变形功的比值。两种参数的试验原理均采用圆柱压入法,即用一定直径的平底圆柱体压头压入岩屑表面,随着载荷的增加,压头吃入岩屑的深度也逐渐增加,直到岩屑产生第一次体积破碎为止。因此岩屑压入法的试验原理可概述如下:选择合...
