钻井工程 第一章 钻井的工程地质条件.ppt

第一章钻井的工程地质条件,地下压力特性岩石的工程力学性质,,,第一节地下压力特性,压力概念地层压力评价破裂压力,静液压力,上覆岩层压力,地层压力,基岩应力,压力异常,,地层压力预测,地层压力监测,,由液柱自身的重力所引起的压力ph0.00981ρH静液压力梯度GhGh＝ph/H＝0.00981ρ淡水或淡盐水0.00981MPa/m；盐水0.0105MPa/m。,静液压力（hydrostaticpressure）,ph静液压力,MPaρ液体的密度,g/cm3H液柱的垂直高度，m,地层某处的上覆岩层压力是该处以上地层岩石基质和岩石孔隙中流体总重力所产生的压力，用p0表示。式中p0上覆岩层压力，MPa；D地层垂直深度,m；φ岩石孔隙度，；ρma岩石骨架密度，g/cm3；ρ孔隙中流体密度，g/cm3。,上覆岩层压力（Oveburdenpressure）,上覆岩层压力梯度,G0上覆岩层压力梯度Mpa/mpoi第i层段上覆岩层压力MPaHi第i层段厚度mρoi第i层段平均密度g/cm3,上覆岩层压力随深度增加而增大,沉积岩的上覆岩层压力梯度一般为0.0227兆帕/米,超过正常地层静液压力的地层压力ppph称为异常高压。而低于正常地层静液压力的地层压力ppβσ1、σ2及σ3地应力,井底压力条件下岩石的机械性质-地应力对岩石性能的影响,某些试验表明，当地应力值太小，对钻进速度的影响不明显。无论是垂直的上覆岩层压力或是水平的地应力均匀的或非均匀的都会影响井壁岩石的应力状态，从而影响到井壁的稳定。,,（1）孔隙压力的影响有效应力岩石的强度取决于有效应力孔隙压力的作用降低了岩石的各向压缩效应，也就是说孔隙压力的存在会降低岩石的强度。2液柱压力的影响,井底压力条件下岩石的机械性质-液柱压力和孔隙压力的影响,增大钻井液的液柱压力，岩石的抗压入强度即硬度的增加和塑性的增加，并且在一定的液柱压力下，岩石从脆性破坏转为塑性破坏。将使机械钻速降低。,液压ph对岩石硬度的影响,,一些岩石的脆塑性转变压力,图1-18液柱压力对钻井速度的影响ⅠRifle页岩；ⅡSpraberry页岩ⅢWyoming红层；ⅣPennsylvanian灰岩ⅤRushSpring砂岩；ⅥEllenberger白云岩,三、岩石的研磨性（rockabrasiveness）,岩石磨损与之相接触的物体的能力，即岩石磨损钻头切削刃材料的能力称为岩石的研磨性。研究岩石的研磨性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。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例如表面的粗糙度、摩擦面的温度、摩擦体的相对运动速度、摩擦体间的接触应力、磨损产物的性质及其清除情况、参与摩擦的介质等因素。,岩石可钻性是岩石抵抗破碎的能力。也是钻井是岩石破碎难易程度的具体表现。岩石可钻性是岩石在钻进过程中显示出的综合性指标，它取决于岩石自身的物理力学性质以及破碎岩石的工艺技术措施。微钻头在岩样上钻孔，通过实钻钻时即钻速确定岩样可钻性。我国将地层可钻性按Kd的整数值分为10级。,四、岩石的可钻性（rockdrillability）,