第三章鉆進(jìn)工藝ppt課件

1、第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝:在分析和處置鉆井?dāng)?shù)據(jù)和資料的根底上，來認(rèn)識鉆井過程在分析和處置鉆井?dāng)?shù)據(jù)和資料的根底上，來認(rèn)識鉆井過程的客觀規(guī)律。的客觀規(guī)律。立足于現(xiàn)有配備條件，采用各種數(shù)學(xué)、物理方法科學(xué)化鉆立足于現(xiàn)有配備條件，采用各種數(shù)學(xué)、物理方法科學(xué)化鉆井確定合理的鉆井參數(shù)及制定相應(yīng)的鉆井措施，使鉆井確定合理的鉆井參數(shù)及制定相應(yīng)的鉆井措施，使鉆進(jìn)過程的整體經(jīng)濟(jì)效果到達(dá)最優(yōu)的工藝技術(shù)多、快、好進(jìn)過程的整體經(jīng)濟(jì)效果到達(dá)最優(yōu)的工藝技術(shù)多、快、好、省。、省。內(nèi)容：系統(tǒng)分析、巖性、鉆頭、水力參數(shù)、機(jī)械參數(shù)、內(nèi)容：系統(tǒng)分析、巖性、鉆頭、水力參數(shù)、機(jī)械參數(shù)、鉆具、鉆井技術(shù)經(jīng)濟(jì)指示。鉆具、

2、鉆井技術(shù)經(jīng)濟(jì)指示。第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝第一節(jié)第一節(jié) 鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析析一、系統(tǒng)特征一、系統(tǒng)特征 鉆進(jìn)過程是由多個子系統(tǒng)綜合運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)而聚集的復(fù)雜系鉆進(jìn)過程是由多個子系統(tǒng)綜合運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)而聚集的復(fù)雜系統(tǒng)，統(tǒng)，“五多一長：五多一長：多工序的作業(yè)環(huán)節(jié)；多工序的作業(yè)環(huán)節(jié)；多工種的操作配合；多工種的操作配合；多專業(yè)的協(xié)調(diào)管理；多專業(yè)的協(xié)調(diào)管理；多要素的環(huán)境影響；多要素的環(huán)境影響；多渠道的橫向調(diào)理；多渠道的橫向調(diào)理；長戰(zhàn)線的后勤保證規(guī)模。長戰(zhàn)線的后勤保證規(guī)模。第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝各系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀和相互各系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀和相互的配合情況直接影響鉆進(jìn)的配合情況直接影響鉆進(jìn)過程過程

3、系統(tǒng)目的系統(tǒng)目的:平安、勝利、效益。平安、勝利、效益。平安：人身平安、設(shè)備平安、井眼平安。假設(shè)平安平安：人身平安、設(shè)備平安、井眼平安。假設(shè)平安得不到保證，出了事故，所呵斥的損失往往是非常得不到保證，出了事故，所呵斥的損失往往是非常嚴(yán)重的。嚴(yán)重的。勝利：井身質(zhì)量好、固井質(zhì)量高、錄井資料齊全、勝利：井身質(zhì)量好、固井質(zhì)量高、錄井資料齊全、油氣層得到維護(hù)等。油氣層得到維護(hù)等。效益目的：鉆井速度、建井周期、本錢等。實際證效益目的：鉆井速度、建井周期、本錢等。實際證明：不平安、不勝利的井，其經(jīng)濟(jì)效益目的一定是明：不平安、不勝利的井，其經(jīng)濟(jì)效益目的一定是很差的。很差的。第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第一節(jié)鉆進(jìn)過程

4、的系統(tǒng)分析第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝一、系統(tǒng)特征一、系統(tǒng)特征 鉆進(jìn)過程系統(tǒng)目的中平安與勝利：鉆進(jìn)過程系統(tǒng)目的中平安與勝利：其要素是比較復(fù)雜的，難以量化，不易建立其要素是比較復(fù)雜的，難以量化，不易建立系統(tǒng)目的函數(shù)。系統(tǒng)目的函數(shù)。方法：把容易量化的效益目的作為系統(tǒng)目的方法：把容易量化的效益目的作為系統(tǒng)目的，把平安與勝利作為系統(tǒng)約束條件，建立系，把平安與勝利作為系統(tǒng)約束條件，建立系統(tǒng)目的函數(shù)。統(tǒng)目的函數(shù)。第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝按照系統(tǒng)論的按照系統(tǒng)論的觀念與方法，觀念與方法，鉆進(jìn)過程總是鉆進(jìn)過程總是在自覺與不自在自覺與不自覺中追求系統(tǒng)覺中追求

5、系統(tǒng)目的的實現(xiàn)。目的的實現(xiàn)。 學(xué)習(xí)曲線學(xué)習(xí)曲線第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝二、影響要素二、影響要素 影響系統(tǒng)目的的要素很多，其中直接與鉆進(jìn)過程有關(guān)的影響系統(tǒng)目的的要素很多，其中直接與鉆進(jìn)過程有關(guān)的主要要素，普通可分為兩大類：主要要素，普通可分為兩大類：不可改動的客觀要素：地層巖性不可改動的客觀要素：地層巖性可變要素：鉆頭類型、鉆井液性能、水力參數(shù)和鉆壓、轉(zhuǎn)速可變要素：鉆頭類型、鉆井液性能、水力參數(shù)和鉆壓、轉(zhuǎn)速等。等。第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝1 1、地層巖性、地層巖性 地層巖性是影響要素中不可

6、改動的客觀要素，研地層巖性是影響要素中不可改動的客觀要素，研討任務(wù)主要是認(rèn)識，順應(yīng)。討任務(wù)主要是認(rèn)識，順應(yīng)。 要到達(dá)這個目的：要到達(dá)這個目的：充分了解和掌握巖石的根本物理機(jī)械性質(zhì)、根本破碎充分了解和掌握巖石的根本物理機(jī)械性質(zhì)、根本破碎規(guī)律；規(guī)律；準(zhǔn)確預(yù)告、預(yù)測鉆遇地層的巖石類型準(zhǔn)確預(yù)告、預(yù)測鉆遇地層的巖石類型“對癥下藥對癥下藥。第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝2 2、鉆井液性能、鉆井液性能 鉆井液性能是影響系統(tǒng)目的的重要可調(diào)變量。鉆井液性能是影響系統(tǒng)目的的重要可調(diào)變量。對鉆速影響較大的鉆井液性能主要是：對鉆速影響較大的鉆井液性能主要是： 1 1密度

7、；密度； 2 2固相含量；固相含量； 3 3粘度；粘度； 4 4失水；失水； 5 5含油量。含油量。第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝z鉆井液性能對鉆速的影響規(guī)律如圖鉆井液性能對鉆速的影響規(guī)律如圖第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝l密度影響最大，密度越高鉆速越密度影響最大，密度越高鉆速越慢：慢：l“壓持效應(yīng)；壓差增大了巖石壓持效應(yīng)；壓差增大了巖石強(qiáng)度使鉆速降低；排量降低。強(qiáng)度使鉆速降低；排量降低。l粘度大，鉆速慢：粘度大，鉆速慢：l流動摩阻大，鉆頭水馬力相應(yīng)減流動摩阻大，鉆頭水馬力相應(yīng)減少；環(huán)空循環(huán)壓力增大

8、，相當(dāng)于增少；環(huán)空循環(huán)壓力增大，相當(dāng)于增大了鉆井液密度；鉆頭噴嘴紊流粘大了鉆井液密度；鉆頭噴嘴紊流粘度相應(yīng)升高，不利于鉆頭對井底的度相應(yīng)升高，不利于鉆頭對井底的清洗和沖擊作用。清洗和沖擊作用。第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝失水量小，鉆速慢：失水量小，鉆速慢：鉆井液粘度增大。鉆井液粘度增大。固相含量大，鉆速慢：固相含量大，鉆速慢：l含油量影響：含油量影響： l油基鉆井液的鉆速普通要油基鉆井液的鉆速普通要比一樣密度的水基鉆井液約比一樣密度的水基鉆井液約低低20-30，在普通的混油鉆，在普通的混油鉆井液中，井液中， 少量的摻入油會使少量的摻入油會使鉆速

9、略有添加，繼續(xù)加大含鉆速略有添加，繼續(xù)加大含油量又會使鉆速降低。油量又會使鉆速降低。第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝3 3、鉆頭類型、鉆頭類型 鉆頭類型對鉆進(jìn)過程系統(tǒng)目的有艱苦影鉆頭類型對鉆進(jìn)過程系統(tǒng)目的有艱苦影響。響。不同的鉆頭類型，由于構(gòu)造不同、破巖機(jī)理各異不同的鉆頭類型，由于構(gòu)造不同、破巖機(jī)理各異，因此有各自的適用范圍。，因此有各自的適用范圍。在一樣類的鉆頭中，由于種類和系列不同，鉆進(jìn)在一樣類的鉆頭中，由于種類和系列不同，鉆進(jìn)效果也有很大的差別。效果也有很大的差別。 方法：合理的鉆頭選型。方法：合理的鉆頭選型。第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第一節(jié)鉆

10、進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝4 4、水力參數(shù)、水力參數(shù) 水力參數(shù)：泵壓、排量、噴嘴直徑等與鉆井液循環(huán)系統(tǒng)有水力參數(shù)：泵壓、排量、噴嘴直徑等與鉆井液循環(huán)系統(tǒng)有關(guān)的參數(shù)。關(guān)的參數(shù)。經(jīng)過噴嘴構(gòu)成射流：經(jīng)過噴嘴構(gòu)成射流：水力破巖作用，水力破巖作用，水力清巖作用。水力清巖作用。因此，合理的泵功率分配、排量和噴嘴直徑確實定，是水力參因此，合理的泵功率分配、排量和噴嘴直徑確實定，是水力參數(shù)的必需處理的計算問題。數(shù)的必需處理的計算問題。第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝5 5、機(jī)械參數(shù)、機(jī)械參數(shù) 鉆壓、轉(zhuǎn)速：破碎巖石的根本參數(shù)。鉆壓、轉(zhuǎn)速：破碎巖石

11、的根本參數(shù)。影響鉆進(jìn)速度影響鉆進(jìn)速度影響鉆頭的磨損速度和任務(wù)壽命影響鉆頭的磨損速度和任務(wù)壽命因此，在選擇鉆壓、轉(zhuǎn)速時，必需綜合思索這兩方面的因此，在選擇鉆壓、轉(zhuǎn)速時，必需綜合思索這兩方面的影響，確定合理的配合。影響，確定合理的配合。第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝輸輸入入輸輸出出第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝輸輸入入輸輸出出第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝輸輸入入輸輸出出鉆進(jìn)過程

12、的影響規(guī)律采用鉆進(jìn)過程的影響規(guī)律采用“灰色實際灰色實際 對一口井的整個施工過程進(jìn)展優(yōu)化處置是鉆進(jìn)工藝追對一口井的整個施工過程進(jìn)展優(yōu)化處置是鉆進(jìn)工藝追求的理想目的。求的理想目的。鉆井過程：鉆井過程：是一個多維的、復(fù)雜的大系統(tǒng)是一個多維的、復(fù)雜的大系統(tǒng)存在著一定的不確定性存在著一定的不確定性隨機(jī)性和模糊性。隨機(jī)性和模糊性。大系統(tǒng)與高精度不相容大系統(tǒng)與高精度不相容處理的方法：將大系統(tǒng)分解成假設(shè)干相對獨(dú)立的小系統(tǒng)處理的方法：將大系統(tǒng)分解成假設(shè)干相對獨(dú)立的小系統(tǒng)，把交互作用作為各個相對獨(dú)立系統(tǒng)的約束條件，經(jīng)過，把交互作用作為各個相對獨(dú)立系統(tǒng)的約束條件，經(jīng)過實現(xiàn)小系統(tǒng)的優(yōu)化處置來接近大系統(tǒng)的優(yōu)化目的。實現(xiàn)

13、小系統(tǒng)的優(yōu)化處置來接近大系統(tǒng)的優(yōu)化目的。第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第一節(jié)鉆進(jìn)過程的系統(tǒng)分析第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝一、巖石的物理機(jī)械性質(zhì)一、巖石的物理機(jī)械性質(zhì)1、彈性、塑性、彈性模量與泊松比的概念、彈性、塑性、彈性模量與泊松比的概念當(dāng)除去外力，物體能回復(fù)原狀的特性，稱為彈性。當(dāng)除去外力，物體能回復(fù)原狀的特性，稱為彈性。當(dāng)除去外力，物體不能恢復(fù)原狀的特性，稱為塑性。當(dāng)除去外力，物體不能恢復(fù)原狀的特性，稱為塑性。彈性體在外力的作用下，其應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系服從虎彈性體在外力的作用下，其應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系服從虎克定律，即克定律，即 式中式中物體的應(yīng)力，為單位面積上的內(nèi)力，兆帕物體的應(yīng)力，為單位面積上的

14、內(nèi)力，兆帕； 單位長度的變形，無量綱；單位長度的變形，無量綱； E彈性模量，也叫彈性系數(shù)或楊氏系數(shù)，量彈性模量，也叫彈性系數(shù)或楊氏系數(shù)，量綱與應(yīng)力同。綱與應(yīng)力同。彈性模量代表了物體對彈性變形的抵抗才干。彈性模量代表了物體對彈性變形的抵抗才干。 E 第二節(jié)地層巖性第二節(jié)地層巖性第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝外力使彈性體變形外力使彈性體變形，內(nèi)力抵抗變形，內(nèi)力抵抗變形研討巖石在各種應(yīng)力形狀下的力學(xué)性質(zhì)和破碎特研討巖石在各種應(yīng)力形狀下的力學(xué)性質(zhì)和破碎特點(diǎn)點(diǎn) 當(dāng)彈性體在縱向受外力后，引起縱向的應(yīng)力當(dāng)彈性體在縱向受外力后，引起縱向的應(yīng)力z，并在，并在縱向產(chǎn)生變形，以應(yīng)變縱向產(chǎn)生變形，以應(yīng)變z表示之。與此

15、同時，在橫向也會表示之。與此同時，在橫向也會引起應(yīng)變，以引起應(yīng)變，以x、y表示之。假設(shè)資料是各向同性的，便表示之。假設(shè)資料是各向同性的，便有以下關(guān)系式：有以下關(guān)系式： 式中式中泊松比縱向應(yīng)變與橫向應(yīng)變比值。泊松比縱向應(yīng)變與橫向應(yīng)變比值。如式中如式中xy，便是各向異性的。，便是各向異性的。zyzx / 第二節(jié)地層巖性第二節(jié)地層巖性第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝2 2、巖石的彈性模量與泊松比、巖石的彈性模量與泊松比巖石不是理想資料，彈性模巖石不是理想資料，彈性模量也不是固定的數(shù)值。但量也不是固定的數(shù)值。但組成巖石的礦物，在單獨(dú)組成巖石的礦物，在單獨(dú)存在時普通都服從虎克定存在時普通都服從虎克定律。律

16、。巖石的彈性模量與應(yīng)變種類巖石的彈性模量與應(yīng)變種類和加載大小有很大的關(guān)系。和加載大小有很大的關(guān)系。 巖石在彈性范圍內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變簡單曲線巖石在彈性范圍內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變簡單曲線1-拉伸情況；拉伸情況；2-緊縮情況緊縮情況第二節(jié)地層巖性第二節(jié)地層巖性第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝上述概念，也適用于巖石，但有不同。上述概念，也適用于巖石，但有不同。載荷小時：各種應(yīng)變的載荷小時：各種應(yīng)變的E差別不大差別不大大時：差別顯箸大時：差別顯箸 E 堆積巖的主要特征是層理。層理對彈性模量及泊松比有堆積巖的主要特征是層理。層理對彈性模量及泊松比有明顯的影響。表明顯的影響。表4-3是幾種堆積巖因?qū)永硭憩F(xiàn)的數(shù)據(jù)上的差是幾

17、種堆積巖因?qū)永硭憩F(xiàn)的數(shù)據(jù)上的差別，即巖石的各向異性。別，即巖石的各向異性。 表表4-3 幾種堆積巖的各向異性幾種堆積巖的各向異性 巖石稱號巖石稱號 E104兆帕兆帕 泊松泊松比比 粗砂巖粗砂巖 0.934.19 1.734.540.100.450.120.36中砂巖中砂巖 2.874.19 2.683.370.12 0.100.22細(xì)砂巖細(xì)砂巖 2.834.95 2.904.600.100.220.150.36粉砂巖粉砂巖 1.013.23 0.843.050.150.500.280.47第二節(jié)地層巖性第二節(jié)地層巖性第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝1 1、強(qiáng)度的概念、強(qiáng)度的概念 物體受外力作用

18、而到達(dá)破壞時的應(yīng)力，稱物體受外力作用而到達(dá)破壞時的應(yīng)力，稱為物體的強(qiáng)度。通常用四種強(qiáng)度描畫巖石的強(qiáng)度性為物體的強(qiáng)度。通常用四種強(qiáng)度描畫巖石的強(qiáng)度性質(zhì)。質(zhì)。單軸抗壓強(qiáng)度單軸抗壓強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度二、巖石的強(qiáng)度二、巖石的強(qiáng)度第二節(jié)地層巖性第二節(jié)地層巖性第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝巖石巖石P 壓力壓力P 壓力壓力鋼墊板鋼墊板球座球座1單軸抗壓強(qiáng)度單軸抗壓強(qiáng)度 簡稱抗壓強(qiáng)度。通常在簡稱抗壓強(qiáng)度。通常在常溫常壓下用抗壓強(qiáng)度實驗常溫常壓下用抗壓強(qiáng)度實驗機(jī)測定，取壓壞巖樣時的外機(jī)測定，取壓壞巖樣時的外力除以巖樣橫截面積，即得力除以巖樣橫截面積，即得巖樣的單軸抗壓強(qiáng)度。單位

19、巖樣的單軸抗壓強(qiáng)度。單位為兆帕。為兆帕。APc2抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 巖石的單軸抗拉強(qiáng)度巖石的單軸抗拉強(qiáng)度也可用與金屬拉伸實驗一也可用與金屬拉伸實驗一樣的方法測定。巖樣拉斷樣的方法測定。巖樣拉斷時的應(yīng)力即為巖石的抗拉時的應(yīng)力即為巖石的抗拉強(qiáng)度，單位兆帕。這種求強(qiáng)度，單位兆帕。這種求巖石抗拉強(qiáng)度的方法較為巖石抗拉強(qiáng)度的方法較為直觀。直觀。第二節(jié)地層巖性第二節(jié)地層巖性第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝APt巴西實驗巴西實驗3抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度 在剪切力的作用下巖石破壞時在剪切力的作用下巖石破壞時的應(yīng)力。較為直觀的測定方法是的應(yīng)力。較為直觀的測定方法是將方塊長條巖樣固定在支架上，將方塊長條巖樣固定在支架上，支

20、架在巖樣下方構(gòu)成一個支點(diǎn)，支架在巖樣下方構(gòu)成一個支點(diǎn)，與巖樣上方的切刀合在一同構(gòu)成與巖樣上方的切刀合在一同構(gòu)成一對剪切力，當(dāng)剪切力足夠大時，一對剪切力，當(dāng)剪切力足夠大時，巖樣被剪斷。此時巖樣單位面積巖樣被剪斷。此時巖樣單位面積上的剪應(yīng)力即巖石的抗剪強(qiáng)度。上的剪應(yīng)力即巖石的抗剪強(qiáng)度。第二節(jié)地層巖性第二節(jié)地層巖性APs4抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度 在彎曲力矩作用下巖石發(fā)在彎曲力矩作用下巖石發(fā)生破壞時的應(yīng)力?？捎煤喼Я荷茐臅r的應(yīng)力?？捎煤喼Я悍y定，將長方條形巖樣下方法測定，將長方條形巖樣下方支在兩支點(diǎn)上，在上方位于兩支在兩支點(diǎn)上，在上方位于兩下支點(diǎn)中央處經(jīng)過支點(diǎn)向下加下支點(diǎn)中央處經(jīng)過支點(diǎn)向下加壓力。巖樣受

21、彎曲力矩。當(dāng)巖壓力。巖樣受彎曲力矩。當(dāng)巖樣被壓到折斷時的應(yīng)力即巖石樣被壓到折斷時的應(yīng)力即巖石的抗彎強(qiáng)度。的抗彎強(qiáng)度。第二節(jié)地層巖性第二節(jié)地層巖性第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝APw 如以抗壓強(qiáng)度如以抗壓強(qiáng)度c為為1，那么其他應(yīng)變方式的強(qiáng)度與，那么其他應(yīng)變方式的強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度的粗略關(guān)系如表抗壓強(qiáng)度的粗略關(guān)系如表4-5所列。所列。表表4-5 巖石各種強(qiáng)度間的比例關(guān)系巖石各種強(qiáng)度間的比例關(guān)系巖石巖石 抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度 抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度花崗石花崗石 1 0.020.04 0.09 0.03砂巖砂巖 1 0.020.05 0.100.12 0.060.20石灰?guī)r石灰?guī)r

22、 1 0.040.10 0.15 0.060.10普通來說普通來說 抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度 抗拉抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度第二節(jié)地層巖性第二節(jié)地層巖性第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝2、巖石的四種強(qiáng)度、巖石的四種強(qiáng)度巖石在地層深處處于各方受壓的形狀，經(jīng)過模巖石在地層深處處于各方受壓的形狀，經(jīng)過模擬這種壓力條件的三軸實驗，可以了解到巖石在擬這種壓力條件的三軸實驗，可以了解到巖石在壓力條件下的強(qiáng)度特點(diǎn)。壓力條件下的強(qiáng)度特點(diǎn)。第二節(jié)地層巖性第二節(jié)地層巖性第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝3、在復(fù)雜應(yīng)力條件下巖石強(qiáng)度的特點(diǎn)、在復(fù)雜應(yīng)力條件下巖石強(qiáng)度的特點(diǎn)a常規(guī)三軸實驗常規(guī)三軸實驗b三面緊縮三液缸

23、、真三維三面緊縮三液缸、真三維c液壓作用下的壓扭液壓作用下的壓扭 d液壓作用下兩面柱塞緊縮液壓作用下兩面柱塞緊縮主要表如今兩個方面：主要表如今兩個方面：1巖石強(qiáng)度添加。巖石強(qiáng)度添加。2巖石的塑性變形增大，脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄詭r石的塑性變形增大，脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃位蛩苄云茐?。變形或塑性破壞?普通以為巖石的總變形量到達(dá)普通以為巖石的總變形量到達(dá)35%，就開場，就開場具有塑性性質(zhì)，或已實現(xiàn)了從脆性到塑性的轉(zhuǎn)變。具有塑性性質(zhì)，或已實現(xiàn)了從脆性到塑性的轉(zhuǎn)變。巖性不同，巖石從脆性轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄缘膰鷫阂膊煌?。巖性不同，巖石從脆性轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄缘膰鷫阂膊煌?。第二?jié)地層巖性第二節(jié)地層巖性第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工

24、藝表表4-7 巖石的圍壓下的塑性變形巖石的圍壓下的塑性變形 巖石巖石 在以下圍壓下破壞的變形量在以下圍壓下破壞的變形量% 圍壓圍壓100兆帕兆帕 圍壓圍壓200兆帕兆帕 OIL CREEK 石英砂巖石英砂巖 2.9 3.8HASMARK 白云巖白云巖 7.3 13.0BLAIN 硬石膏硬石膏 7.0 22.3YULE 大理巖大理巖 22.0 28.8BARUS 砂巖砂巖 25.8 25.9MARIANNA 石灰?guī)r石灰?guī)r 29.1 27.2MUDDY 頁巖頁巖 15.0 25.0 巖鹽巖鹽 28.8 27.5第二節(jié)地層巖性第二節(jié)地層巖性第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝以上討論的巖石性質(zhì)，主要是從力

25、學(xué)角度建立的概念。下以上討論的巖石性質(zhì)，主要是從力學(xué)角度建立的概念。下面引見與鉆頭破碎的關(guān)的巖石機(jī)械性質(zhì)。面引見與鉆頭破碎的關(guān)的巖石機(jī)械性質(zhì)。z硬度：一種物體抵抗另一種物體侵入的才干。硬度：一種物體抵抗另一種物體侵入的才干。z塑性系數(shù)塑性系數(shù)K：巖石破碎前耗費(fèi)的總功：巖石破碎前耗費(fèi)的總功AF與彈性變形功與彈性變形功AE的比值。的比值。第二節(jié)地層巖性第二節(jié)地層巖性第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝三、巖石的硬度和塑性系數(shù)三、巖石的硬度和塑性系數(shù)硬度硬度PY用下式計算：用下式計算： 式中式中 P產(chǎn)生脆性破碎時壓模上的載荷，產(chǎn)生脆性破碎時壓模上的載荷，牛頓；牛頓； S壓模的底面積，毫米壓模的底面積，毫米

26、2。 SPPy/ 作用在壓模上的載荷與壓入深度關(guān)系曲線見圖作用在壓模上的載荷與壓入深度關(guān)系曲線見圖4-4。第二節(jié)地層巖性第二節(jié)地層巖性第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝SPPDy/SPPBy/ODEODEAAK/ODEOABCAAK/不計算，以屈服點(diǎn)不計算，以屈服點(diǎn)P0替替代代取為無窮大取為無窮大第二節(jié)地層巖性第二節(jié)地層巖性第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝脆性巖石塑性系數(shù)脆性巖石塑性系數(shù)K1塑脆性巖石塑性系數(shù)塑脆性巖石塑性系數(shù)K16塑性巖石塑性系數(shù)塑性巖石塑性系數(shù)K6 表表4-8 巖石硬度分類表巖石硬度分類表類別類別 軟軟 中中 硬硬級別級別 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12硬度

27、硬度N/mm2 6860表表4-9 塑性系數(shù)分類表塑性系數(shù)分類表類別類別 1 2 3 4 5 6塑性系數(shù)塑性系數(shù) 1 1-22-3 3-4 4-6 6-巖石屬性巖石屬性脆性脆性 塑脆性塑脆性 塑性塑性 低塑性低塑性-高塑性高塑性第二節(jié)地層巖性第二節(jié)地層巖性第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝為為12級。級。四、巖石的研磨性四、巖石的研磨性第二節(jié)地層巖性第二節(jié)地層巖性第三章第三章 鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)工藝表表410 410 各種巖石按單位磨擦磨損的研磨性分類表各種巖石按單位磨擦磨損的研磨性分類表研磨性級別研磨性級別巖巖 石石 淬火鋼淬火鋼 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 研磨性系數(shù)研磨性系數(shù),10-9 ,10-9 相對研磨

28、性相對研磨性研磨性系數(shù)研磨性系數(shù),10-,10-9 9 相對研磨性相對研磨性 1 1 泥巖和碳酸鹽巖泥巖和碳酸鹽巖 3.5-12 1-3 0.1- 3.5-12 1-3 0.1-0.3 1-30.3 1-32 2 石灰?guī)r石灰?guī)r 22 6.5 0.6 6 22 6.5 0.6 63 3 白云巖白云巖 20 6.0 1.2 12 20 6.0 1.2 124 4 硅質(zhì)結(jié)晶巖石硅質(zhì)結(jié)晶巖石 31 9 2.0 20 31 9 2.0 205 5 含鐵含鐵- -鎂巖石及含鎂巖石及含5%5%石英的石英的 35 10 2.5 25 35 10 2.5 25 低研磨性巖石低研磨性巖石 6 6 長石巖長石巖 40 12 3.0 30 40 12 3.0 307 7 含石英多于含石英多于15%15%的長石巖及含石的長石巖及含石 45 13 4.0 40 45 13 4.0 40 英顆粒英顆粒10%10%的較低研磨性巖石的較低研磨性巖石8 8 石英晶質(zhì)巖石石英晶質(zhì)巖石 57 16 4.5 45 57 16 4.5 459 9 石英碎屑巖，硬度石英碎屑巖，硬度Py35Py35千巴千巴 57-90 16-25 57-90 16-2510 10 石英碎屑巖，硬度石英碎屑巖，硬度Py=2035Py=2035千千 90-120 25-35 90-120 25-35 巴及含石英顆粒巴及含石英顆