本文档下载自文库下载网，内容可能不完整，您可以点击以下网址继续阅读或下载：http://www.wenkuxiazai.com/doc/fd8788ce9ec3d5bbfd0a748f.html岩石可钻性级值模型及计算岩石可钻性大庆石油学院学报JOURNALOFDAQINGPETROLEUMINSTITUTE第26卷第3期2002年9月Vol.26No.3Sept.2002岩石可钻性级值模型及计算李士斌,阎铁,张艺伟112(11大庆石油学院石油工程学院,黑龙江安达151400;21大庆石油管理局钻井二公司,黑龙江大庆163013)摘要:由于直接测量围压下的岩石可钻性级值条件还不成熟,因此现场在优选钻头、钻井设计时习惯采用常压下的可钻性级值,这与实际相差较大.为此,建立了用岩石物理性质表示的常压下岩石可钻性级值模型,并在试验的基础上,确定了围压与岩石的物理力学性质关系,进而建立了围压下岩石的可钻性级值计算模型,并进行了实例计算.结果表明,3MPa下岩石的可钻性级值要比常压下的可钻性级值约高0.6.故而,可把围压下的岩石可钻性级值作为优选钻头和钻井设计的依据.关键词:岩石可钻性级值;围压;模型;岩石强度中图分类号:TE21文献标识码:A文章编号:1000-1891(2002)03-0026-030引言随着井深的增加,地层中岩石的强度和韧性(塑性)也逐渐增大,在实验室进行钻井试验已经表明,在高井眼压力下钻进与在常压下的钻进比较,钻速大约降低80%[1].因此,应用现有的方法进行钻头选型和钻速预测会产生很大误差,因为它脱离了井下围压环境,不能代表井下岩石的实际可钻性级值.由于模拟井底应力状态进行的微钻头可钻性试验的条件还不成熟,故而,作者利用有关理论,建立了基于常压下的岩石可钻性级值预测模型,并将围压下的物理参数代入模型中,计算出围压下岩石的可钻性级值,较好的解决了这一问题.1常压下的岩石可钻性级值模型岩石可钻性是指钻井过程中破碎岩石的难易程度,本研究中测量了对某油田大情字井地区、大安地区、大老爷府地区和茂兴地区的100多块岩样的可钻性,同时也测试了其物理力学性质参数,并对测试的钻速、岩石可钻性级值与抗压强http://www.wenkuxiazai.com/doc/fd8788ce9ec3d5bbfd0a748f.html度做了统计和回归分析,得到微牙轮钻头钻速和岩石可钻性级值方程式为Vm=0.702-0.007Rc,kcd=3.4450.038Rc,性因数为0.76;式(2)的相关性因数为0.79.回归分析还表明,可钻性与抗压强度相关性较高,而与塑性因数相关性较差,即可用岩石的抗压强度来表示岩石的可钻性级值的大小.把岩石的多种力学性质参数(其中包括岩石的抗压强度、硬度、泊松比、弹性模量和塑性因数)通过多元回归分析,得到的相关模型为kcd=4.0020.026py0.011Rc-0.019E-0.578L-0.226k,式中:Rc为岩石抗压强度;py为岩石硬度;E为弹性模量;L为泊松比;k为塑性因数.式(3)的复相关因数为0.575,显著性检验值F=22.80m7.47.T检验结果表明,塑性因数这一预报因子的显著性最差,抗压强度的显著性水平最高,而硬度的显著性水平也较高.将塑性因数的因子剔除,进行4元回归,分析的模型为收稿日期:2001-10-08;审稿人:艾池基金项目:黑龙江省教育厅科研项目(9551032)作者简介:李士斌(1965-),男,硕士,副教授,现主要从事石油工程方面的研究.26(1)(2)式中:Vm为微牙轮钻头钻速;kcd为牙轮钻头钻进的岩石可钻性级值;Rc为岩石的抗压强度.式(1)的相关(3)第3期李士斌等:岩石可钻性级值模型及计算kd=3.9120.027py0.011Rc-0.018E-0.579L.式(4)的精度要比式(3)高,可满足工程需要.(4)2围压下岩石可钻性级值模型及计算对于围压下岩石的可钻性级值,不能直接在实验室内测得,但由于可钻性级值与岩石的力学参数及弹性参数的相关性较强,因此,可在围压环境下测量岩石的这些参数,进而将围压下的岩石力学参数代入http://www.wenkuxiazai.com/doc/fd8788ce9ec3d5bbfd0a748f.html式(4),就可以计算其可钻性级值.2.1岩石强度与围压关系模型岩石的抗压强度随最小主应力增加而增大,根据Mohr强度准则,材料达到其极限状态时,材料的某一剪切面上的剪应力达到一个取决于正应力与材料性质的最大值.也就是说,当岩石中某一平面上的剪应力超过该面上的极限剪应力时,岩石将发生破坏,故这一极限剪应力值应是作用在该面上法向应力的函数,可表达为S=f(R),式中:R为剪切面上的法向应力.其极限剪应力值与正应力成线性关...