利用岩屑检测地层岩石力学参数的方法与实验研究

发布时间：2017-09-09 16:23

  本文关键词：利用岩屑检测地层岩石力学参数的方法与实验研究

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【摘要】：油气钻井与开发工程中,地层岩石的力学性质是所必需的基础技术参数。特别是在钻井现场需进行钻头合理选型和钻井参数优选,最重要的工作就是能够及时且准确地掌握钻遇地层岩石的力学性质。岩屑是人们能够直接获得的地层岩石的另一种形态,岩屑本身就带有所在地层岩石相应的力学性质,通过检测岩屑的力学性质来反映其所在地层岩石的力学性质是可行的,有其客观的合理性和科学性。本文针对现有岩屑法的研究现状,分析目前岩屑法的局限性,提出了群体岩屑实验法和单颗岩屑侵入硬度实验法。其中群体岩屑实验法以群体岩屑作为测试对象,通过获取群体岩屑被压缩时的应力特性,建立群体岩屑压缩应力与岩石力学参数之间的关系。单颗岩屑侵入硬度实验采用“入而不碎”的方法,利用一定形状的压头侵入岩屑,获取岩屑破碎前的侵入参数(侵入载荷和侵入深度),建立了与岩石力学参数的关系模型。基于上述两种方法并借助大量的实验,建立了岩屑力学性质与岩石力学参数的关系模型。同时对比分析两种方法的特点,找出各自的适用条件并给出了针对不同岩屑情况选择合理实验测试方法的推荐,以提高利用岩屑进行地层岩石力学参数检测的准确性。本文采用的岩屑法及建立的数学模型,不仅为钻井现场及时、准确地获取地层岩石力学参数提供手段和方法,还能指导现场钻头选型和钻井参数优选,所获取的数据还可望为钻井井壁稳定分析、后续固井施工、油藏开采等提供参数和基础。
【关键词】：岩屑 岩石 侵入硬度 钻井 检测
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE21
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 研究目的及意义7-8
• 1.2 岩石力学的研究现状8-9
• 1.3 岩石力学在石油工程中的应用及重要性9
• 1.4 国内外岩石力学参数研究现状9-11
• 1.5 论文的主要目的和内容11-13
• 1.5.1 主要目的11-12
• 1.5.2 主要研究内容12-13
• 第二章 岩石力学特性及力学参数研究13-28
• 2.1 影响岩石力学性质的因素13-14
• 2.2 岩石的变形性质14-16
• 2.2.1 岩石变形类型14-15
• 2.2.2 岩石的本构方程15-16
• 2.3 岩石的强度性质16
• 2.4 岩石的破坏及失效准则16-21
• 2.4.1 岩石的破坏形式16-18
• 2.4.2 岩石的失效准则18-21
• 2.5 石油工程中获取地层岩石力学参数的方法21-28
• 2.5.1 单轴抗压实验21-23
• 2.5.2 硬度与塑性系数实验23-24
• 2.5.3 纵、横波时差测试24-25
• 2.5.4 岩石可钻性测试25-27
• 2.5.5 石油工程中现有岩石力学性质测试方法的局限性27-28
• 第三章 利用群体岩屑获取地层岩石力学参数的方法28-46
• 3.1 现有利用岩屑测试地层岩石力学参数的方法及问题28-29
• 3.2 群体岩屑实验测试法的思路与方案29-31
• 3.2.1 实验目的与思路29-30
• 3.2.2 实验方法30-31
• 3.2.3 实验内容31
• 3.3 实验准备与过程31-38
• 3.3.1 岩屑制备31-32
• 3.3.2 实验装置设计与制造32-33
• 3.3.3 原岩样基本参数33-35
• 3.3.4 实验过程35-38
• 3.4 实验结果分析与模型建立38-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 单粒岩屑侵入硬度实验研究46-83
• 4.1 岩石侵入硬度测试理论与常用方法46-50
• 4.1.1 压头侵入岩石的基本现象46-47
• 4.1.2 侵入硬度47-50
• 4.2 现有单粒岩屑测试方法的局限性50
• 4.3 单颗岩屑侵入硬度实验测试方法与内容50-53
• 4.3.1 实验目的50-51
• 4.3.2 实验方法51-52
• 4.3.3 实验内容52-53
• 4.4 实验准备与过程53-62
• 4.4.1 岩块与岩屑制备53-54
• 4.4.2 实验装置设计与制造54-56
• 4.4.3 实验规划56-59
• 4.4.4 实验过程59-62
• 4.5 实验数据结果分析62-77
• 4.5.1 实验数据处理62-64
• 4.5.2 实验结果分析64-77
• 4.6 岩屑侵入深度与岩石力学参数模型建立77-82
• 4.7 本章小结82-83
• 第五章 基于岩屑实验方法的探讨与选择83-85
• 5.1 岩屑实验方法的特点83-84
• 5.2 实验方法选择84-85
• 第六章 总结85-87
• 6.1 主要研究成果85
• 6.2 论文主要创新点85
• 6.3 存在的问题以及下一步工作85-87
• 致谢87-88
• 参考文献88-90
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果90

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本文编号：821499