A NEW METHOD FOR CLASSIFICATION OF ROCK DRILLABILITY

A New method of rock drillability classification for impregnated diamond drilling is recommended. The essence of the method is comparing the area of the slots cut respectively on a standard synthetic rock sample and the rock sample being classified by one diamond saw to determine the rock drillability in diamond core drilling. This method has the advantages of good in simulation and stable in comparison standard.

基于钻井岩屑评价水平井地层力学性质——以鄂尔多斯盆地太原组灰岩为例

鄂尔多斯盆地太原组致密灰岩气藏储层开发潜力高,规模化开发建产依赖于分段体积压裂技术。水平井井段取心难度大、成本高,难以获取全井段力学性质以支撑压裂方案精细优化,但全井段钻井岩屑可轻易获取。文章创新性地提出了一种基于钻井岩屑评价水平井地层力学性质的方法。通过开展井下岩心的单轴/三轴压缩实验和纳米压痕测试,明确灰岩的微观组分模型,研究单一组分响应与宏观整体响应的关系。针对同井同深度的钻井岩屑和井下岩心开展网格化纳米压痕测试,标定钻井岩屑与井下岩心力学性质的关系,基于钻井岩屑建立水平井地层力学性质连续剖面。应用实例表明,基于钻井岩屑的纳米压痕测试,有利于精细化表征水平井地层岩性和连续反演水平井地层的静态弹性模量分布,为水平井地层压裂甜点识别、压裂段簇及射孔优化提供基础数据。研究结果证明了基于钻井岩屑表征地层岩石力学性质的可行性,为水平井全井段储层力学性质剖面的建立提供新思路,有助于水平井密切割压裂方案的精细优化。

川中古隆起北斜坡岩溶储层岩电分析及气层识别

四川盆地川中古隆起北斜坡震旦系是受岩溶控制的巨厚白云岩油气藏,气水关系十分复杂,储层呈基质孔隙度低、次生溶蚀孔洞发育特征,而且储层类型多样,致使储层岩电关系存在非Archie现象,同时储层的非均质性和地层水矿化度的差异掩盖了气水的测井响应特征,造成测井气水识别难度大。为此,通过对不同类型全直径岩电参数、声学特性实验数据和地层水资料的综合分析,优选了饱和度模型参数,建立了含水饱和度计算电阻率—实测电阻率重叠判别法、基质电阻率—实测电阻率重叠判别法、理论计算纵横波速度比—实测纵横波速度比重叠判别法3种以声波、电阻率相结合的测井气层识别方案。应用该技术对川中古隆起北斜坡震旦系灯影组储层进行解释,符合率达到93.1%。

软岩大断面斜井巷道围岩控制技术应用

为减小软岩巷道围岩变形,以侯村煤矿胶带暗斜井巷道工程地质条件为背景,采用现场试验方法,对大断面软岩巷道围岩变形进行了分析,得出巷帮煤体内掘进扰动影响范围为煤帮以内4.7 m,而巷道底板变形原因为泥岩内部黏土矿物吸水膨胀导致泥岩产生微小裂隙,从而使泥岩发生崩解。基于围岩变形原因,拟定胶带暗斜井巷道支护方案,并在现场进行了应用。支护方案应用后,在掘进过程中,巷道围岩变形值顶底板移近量最大为45 mm、两帮移近量最大为60 mm,围岩变形较小,巷道稳定性较好。

基于盘形滚刀破岩模型的数值试验分析

针对室内试验研究盘形滚刀破岩过程的成本高、周期长、不便于重复性教学演示的问题,可采用数值试验方法作为辅助或替代,揭示滚刀破岩机制、优化滚刀结构和切削参数。该文使用显式动力学数值方法,结合有限元和光滑粒子流体动力学,建立盘形滚刀切削岩石的三维数值试验模型,采用基于Rankine失效准则的摩尔-库伦弹塑性本构模型开展缩尺的滚刀线性切削试验,验证数值试验模型的可靠性。以双刀顺次回转破岩模型为例,分析了岩石破裂过程与滚刀载荷曲线。研究表明:在盘形滚刀切削下,岩石表面形成了条形破碎槽,同时在滚刀两侧及下方出现裂纹;随着裂纹延伸至岩石表面,许多小块的岩碴被剥离;使用数值试验方法分析盘形滚刀破岩过程,可以清晰地模拟密实核传力演化、裂纹萌生扩展、岩碴剥离飞溅、载荷阶跃波动等物理现象,有助于学生深入理解盘形滚刀破岩机制。

基于可钻性分析及三维地质建模的钻探有利区优选:以雄安新区雾迷山组为例

针对雄安新区深部雾迷山组白云岩地热储层非均质性强和可钻性差等特点,本文基于丰富的钻井、岩心、薄片和测井解释等数据,建立雄安新区各层系岩性测井解释模型,将雾迷山组岩石类型划分为结晶白云岩、颗粒白云岩、微生物白云岩、硅质白云岩和角砾白云岩5类。结合抗压强度、硬度和研磨性等可钻性参数测定结果,将雾迷山组角砾白云岩和柱状叠层石白云岩的可钻性级别归为易钻级,颗粒白云岩和层纹石的可钻性级别归为中钻级,块状泥晶白云岩和硅质白云岩的可钻性级别划为难钻级。利用地质建模技术,建立雄安新区三维地质模型,从而明确研究区各地层展布、岩性分布和可钻性变化的规律。最终圈定牛驼镇凸起和容城凸起为钻进效率最高、钻井成本最低的钻探靶区,高阳低凸起、同口—雁翎低潜山带、任丘低潜山带、牛北斜坡和蠡县斜坡区域为次有利的潜力钻探靶区,而凹陷区地层钻进难度较大且成本较高,为高风险的钻探靶区。该结果可为雄安新区深部岩溶热储的钻井地质设计、工艺优化和效率提高提供参考。

琼东南盆地中央坳陷西北部梅山组浊积扇源-汇分析

琼东南盆地中央峡谷中新统黄流组—上新统莺歌海组已发现陵水17-2等大中型气田,但对中—深层梅山组勘探尚未取得重大突破,梅山组砂体展布不清制约了油气勘探。以盆地中央坳陷西北部梅山组浊积扇砂岩为解剖对象,采用微观薄片观察、岩矿组分统计和同位素测试,结合宏观构造演化和河道发育刻画,对“源-汇”系统要素和控砂机制进行了分析。结果表明:(1)YC35-X浊积扇区是海南岛、越南中部和红河多物源供给,沿红河断裂带、1号断裂和多期河道,NW至SE向搬运和沉积;(2)YC24-X和LS13-X井浊积扇区是海南岛物源供给,经5号、3号和2号断裂和多期河道,NNW至SSE向搬运和沉积;(3)ST36-X井浊积扇区为海南岛不同分支物源,经5号、6号和2号断裂和多期河道,NE至SW向搬运和沉积。琼东南盆地中央坳陷西北部梅山组源-汇系统总体受海南岛物源绝对控制,表现为海南岛、红河和越南中部等多物源供给格局、沿继承性活动断裂和多期发育的河道汇聚、沉积在海底扇底部。YC35-X和ST36-X浊积扇区东北向是盆地中央坳陷西北部梅山组较为有利浊积砂体发育区带。

斥水剂作用下掺砂心墙料恒压渗透试验研究

为获得斥水剂作用下掺砂心墙料的渗透性能,采用自制恒压渗透仪,开展了不同土石比、击实数和水头条件下的恒压渗透试验,获得了掺砂斥水心墙料起渗历时、穿透水头和稳定渗透系数的变化规律.结果表明:起渗历时随着土石比的减小和击实数的增加而增加,随着水头的增加而减小.对于未掺砂的斥水心墙料,水头小于5 m时,水分能长时间停留在试样表层.对于掺砂斥水心墙料,穿透水头随着土石比的增大而减小,受击实数影响不明显.击实数相同时,稳定渗透系数与土石比呈较好的正相关线性关系;土石比相同时,稳定渗透系数与击实数呈较好的负相关线性关系.水头越大,掺砂斥水心墙料的稳定渗透系数有所增大,总体上影响不大.与传统掺砂心墙料防渗效果相比,掺砂斥水心墙料抗渗性能提升较明显,可为心墙设计提供新的思路.

软岩地区三叠系中统巴东组岩体完整性评价方法

依托奉节地区某试验场地三叠系中统巴东组(T2b)岩体,通过抽样法布点取芯,统计岩芯获得率,并与传统波速测试方法进行相关性分析,研究岩芯获得率与岩体完整程度间关系,评价工程地质勘察中的岩体完整性。根据岩芯获得率指标将岩体完整程度分为5级,结果表明:岩芯获得率法能直观并量化的反映岩体完整程度,尤其对于岩体完整程度变异性大,或岩体完整程度难以判定的工程场地较为适用。

不同围压和倾角砂泥岩互层岩样力学特性研究

为研究砂泥岩互层岩样的力学特性,首先通过室内试验获取砂岩和泥岩的力学参数,然后采用PFC^(2d)软件对砂岩和泥岩的微观参数进行标定,进而开展了不同围压和倾角条件下砂泥岩互层试件的三轴压缩数值试验,分析了围压、倾角对砂泥岩互层岩样力学性质和破坏特征的影响规律。结果表明:(1)相同围压下,随着岩层倾角的增加,抗压强度、弹性模量和黏聚力均为先减小后增大的变化趋势,在岩层倾角60°时为最小值,随着围压的增大,轴向应变也相应增大;(2)在试样加载过程中裂纹数量的突变点与应力应变曲线弹性、塑性和破坏特征点相对应,并且拉伸裂纹数量占总裂纹数的比例大于剪切裂纹的占比;(3)在岩层倾角和围压的影响下砂泥岩互层岩样的破坏模式可分为3种,即张剪破坏、顺层理面滑动的剪切滑移破坏、滑移破坏和张剪破坏同时存在的复合破坏。研究结论可为砂泥岩互层岩体相关工程的变形稳定分析提供参考。

南海某区块地层强度与可钻性实验研究

测试南海某区块岩心的岩石强度,完成非储层段与储层段局部地应力的分析与剖面建立。建立了油田地层弹性和强度参数剖面,证明算结果和实验测定结果对比是吻合的。针对该区块地层开展岩石可钻性实验,建立不同井区地层可钻性剖面,得到层位单点强度较低,相对应岩石硬度也较低,可钻性较好。

准噶尔盆地火山岩岩石构造特征测井识别

准噶尔盆地火山岩,具有岩性多样、岩石构造复杂的特点。常规测井和元素测井资料识别火山岩的结构及构造具有一定局限性,地层微电阻率成像测井具有较高的分辨率,能直观显示井壁地层的微细变化,是识别火山岩岩石结构和构造的重要手段。通过“地质标定测井,岩心刻度图像”的方式,识别了准噶尔盆地发育的火山岩岩石构造的类型,介绍所识别的岩石构造特征,建立了火山岩岩石构造识别图版,对准噶尔盆地火山岩的岩性准确识别、岩相的划分、储层精细评价具有指导意义。

PDC钻头选型新方法

采用综合方法,把由常规测井资料评价出来的地层岩石力学诸参数综合成一个值,作为评判待钻地层可钻性的标准。在此基础上,综合考虑了对PDC钻头应用效果影响较大的抗压强度和岩石内摩擦角这2个岩石力学参数,并结合研究区块PDC钻头使用记录,优选出适合待钻地层的PDC钻头型号。现场试验证明,该方法简单易行,应用效果良好。

岩屑声波法评价岩石可钻性的试验研究

岩石可钻性是石油钻井中优选钻头类型的重要依据。岩屑声波法评价岩石可钻性以容易获取、来源充足的钻井岩屑为研究资料,通过测定岩屑的声波波速,来定量计算岩石的可钻性级值,可以获得连续的地层信息,实现钻头类型的优选。试验分析了毫米级岩屑波速测量的可行性和岩屑波速与岩石可钻性级值的相关性,表明岩屑波速具有良好的代表性,且岩屑波速与岩石可钻性级值(Kd)有着密切的关系。测定了26块有代表性的岩芯的可钻性级值及相应岩屑的声波速度,建立了岩石可钻性级值(Kd)与岩屑波速的关系模型。在一口预探井进行了随钻检测地层可钻性的现场试验,证明该方法是有效的。

PDC钻头布齿参数与地层适应性的试验研究

根据地层性质合理选择或设计PDC钻头可以显著提高钻井效率。为指导PDC钻头合理选型及个性化设计,选取21只试验钻头,在6种不同可钻性级别的岩石上进行钻进试验,研究了在钻进不同可钻性级别的岩石中切削齿尺寸、后倾角、布齿密度的合理取值问题。结果表明:(1)当岩石可钻性级别小于Ⅲ时,破岩效率随切削齿尺寸的增大而增大;(2)当岩石可钻性级别大于Ⅲ时,16 mm切削齿的破岩效率最高;(3)切削齿尺寸对破岩效率产生不同影响规律的岩石可钻性级值分界点为3.11;(4)在6种不同可钻性级别的岩石中,随切削齿后倾角增大,破岩效率均呈线性规律降低,但随着岩石可钻性级别的增大,后倾角对破岩效率的影响程度降低;(5)在不同可钻性级别的岩石中,随着布齿密度增大,破岩效率均呈幂函数规律降低。该研究成果为按岩石可钻性级别合理选择PDC钻头提供了依据。

利用测井资料综合预测岩石可钻性的试验研究

岩石可钻性是钻头选型、提高钻井效率的基础,利用测井资料预测岩石可钻性是行之有效的手段。通过室内试验,重点研究岩性、密度和泥质含量对岩石可钻性的影响规律,在已有的可钻性与声波时差关系模型基础上, 考虑不同岩石岩性、密度和泥质含量对其可钻性级值的影响,建立了新的岩石可钻性综合预测模型。经验证,该模型预测精度较高,能满足工程需要。

区域三维空间岩石可钻性预测方法研究与应用

在已钻井资料较少的情况下，合理、高效、低成本地预测岩石可钻性在地层空间的分布对钻井工作十分重要。分析了单一测井、录井及地震资料预测方法的不足，提出了预测三维空间岩石可钻性的新方法，即利用测井约束地震反演技术对三维地震数据进行反演，生成全频带高分辨率的岩石纵波速度体，通过室内微钻头岩心可钻性试验，建立了考虑岩石声波时差与密度属性的可钻性预测模型，并据此开发了三维岩石可钻性预测软件。在吐哈盆地某区块两口井进行的实例分析表明，可钻性平均误差约10％，研究区块牙轮钻头对应的岩石可钻性级值约2.8～6.3，PDC钻头对应的岩石可钻性级值约2.0～5.0；软件三维显示结果表明，局部地层存在异常高可钻性级值带，与钻井资料显示该地层存在砾岩层结论相符。该区块PDC钻头的三维空间地层岩石可钻性整体优于牙轮钻头对应的可钻性。研究表明：建立的岩石可钻性预测模型同时考虑了岩石声波与密度属性，能合理预测岩石可钻性，反映不同类型钻头的可钻性差异；新方法能较真实地反映出岩石可钻性的三维空间分布情况，可为制定钻井提速方案提供参考。

鄂尔多斯盆地马家沟组地层可钻性研究及应用

鄂尔多斯盆地马家沟组地层岩性致密坚硬、机械钻速低和钻井周期长,严重制约了油田的钻探开发效率。在对马家沟组地层实钻岩心进行室内可钻性试验及抗压强度试验的基础之上,建立了该地区马家沟组岩石可钻性与声波测井间关系的数学模型,并依据所确定的岩石可钻性分布规律,进行了钻头优选。结果表明：马家沟组地层可钻性级别为6~8级,整体属于中硬地层,推荐采用LHJ537牙轮钻头。经现场试验,该钻头机械钻速是该地区平均机械钻速的2.5倍,大大缩短了钻井周期,经济效益显著。

岩石力学参数求取方法进展

准确求取岩石力学参数对于制定完善的钻井、完井与油气开发方案和技术措施,降低作业风险具有重要的作用。介绍了两种求取岩石力学参数的方法,即实验室试验法和测井资料法,其中由于测井资料的获取相对容易, 且表征地层的信息连续,因而得到了广泛应用,给出了利用测井资料求取岩石弹性参数和强度参数的基本公式,对钻井与开采过程中由于泥页岩水化和岩石环境的改变对岩石力学参数的影响进行了详细的分析,找出了其变化规律,并给出了相应的求取岩石力学参数的数学模型,丰富和完善了岩石力学参数求取方法,指出在求取地层坍塌压力、地应力等参数及制定技术措施和技术方案时,应当应用当时地层条件下的岩石力学参数值。

岩屑显微硬度法确定地层力学参数

介绍了利用井场岩屑实时确定地层力学性质的新方法—岩屑显微硬度法。通过室内实验优化了压模尺寸,并制定了标准实验程序。在大量室内实验的基础上,建立了岩石力学性质参数如弹性模量、泊松比、抗压强度、可钻性级值与岩屑显微硬度、塑性系数的相关关系,为实时评价探井地层井壁稳定性提供了一种新方法。