钻井工程地质条件.ppt

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钻井工程地质条件

第一章 钻井工程的地质条件 (岩石与钻井工具) (Drilling engineering geological conditions) 第一章 钻井工程地质条件 岩石: 主要内容: 第一节 岩石分类与结构 第二节 岩石工程力学性质 第三节 地下压力特性 第四节 井底压力条件下的力学性质及其影响因素 第一节 岩石分类与结构 第一章 钻井的工程地质条件 第二节 岩石工程力学性质 Rock engineering mechanics properties 一、岩石的分类 二、岩石的结构 岩石类型 地球半径6371km,分地壳、地幔、地核三个圈层; 地壳厚度30~40 km,由岩石组成。 岩石:岩石是各种矿物的组合体。 Rock :Rock is a combination of various minerals. 矿物:具有一定的物理性质和确定化学成分的物质,地壳岩石中99%的岩石由12种常见物质组成。(正长石、斜长石、石英、白云母等。) Minerals:spontaneous uniform solid. 组成岩石的化学元素主要有8种(氧、硅、铝等)。 化合 组合 元素 ─→ 矿物 ─→ 岩石 1、火成岩(岩浆岩) igneous rock 岩浆冷凝而成,如花岗岩、玄武岩。 特点:呈块状,致密、坚硬 2、沉积岩sedimentary rock 各种原岩,如火成岩、变质岩,先前形成的沉积岩经风化、破碎后再沉积和压实而成的新岩石,是主要的石油生成和储集岩石。 特点:有层理,有化石 3、变质岩metamorphic rock 火成岩和沉积岩在高温高压的作用下,改变了原有结构而形成的新岩石。石灰岩→大理石,花岗岩→片麻岩。 主要的沉积岩类型 (1) 碎屑岩 母岩风化后的物质经机械沉积作用后形成的岩石。碎屑颗粒(岩石碎屑、矿物碎屑)由胶结物(泥质、铁质、钙质、硅质)胶结在一起。 (2) 化学沉积岩 母岩风化后的溶解物质经化学沉积作用后形成晶质岩石。 沉积岩的结构特点Sedimentary rock architectural characteristics 结构指岩石的微观组织特征,包括矿物成分、颗粒大小、形状及排列方式、颗粒间的联结情况等。 特点:矿物成分不确定、颗粒大小不等、颗粒形状多样、颗粒分布不均匀、胶结强度有强有弱。 分类: 结晶沉积岩(Crystalline sedimentary rocks ) 碎屑沉积岩(clastic sedimentary rock) 沉积岩的构造特点sedimentary rock structure characteristics 构造指岩石的宏观组织特征,是指岩石组分的空间分布及其相互间的位置关系。如层理、页理、节理(裂隙)、孔隙度等。 1、岩石变形特性 岩石的弹性(Elasticity of rock) 定义:物体在外力作用下产生变形,外力撤除以后,变形随之消失,物体恢复到原来的形状和体积的性质称为弹性变形(elastic deformation);当外力撤除后,变形不能消失称为塑性变形(plastic deformation) 。 式中:σ-----应力; ε-----应变: E-----弹性模量。 岩石在外力作用下变形量很小(小于3%)时就发生破坏的性质。相应的破坏称为脆性破坏(brittle failure)。 2、岩石强度特性 1)岩石强度的概念 定义:岩石在一定条件下受外力的作用而达到破坏时的应力,被称为岩石在这种条件下的强度。岩石的强度是岩石的机械性质,是岩石在一定条件下抵抗外力破坏的能力。强度的单位是MPa. 岩石强度的大小取决于岩石的内聚力和岩石颗粒间的内摩擦力。 影响岩石强度的因素可以分为自然因素和工艺技术因素两类。 2)简单应力条件下岩石的强度 (1)定义:岩石抵抗外力破坏的能力(单向应力)。 抗拉强度—岩石单纯受拉伸应力作用时的强度。(resistance to tension) 抗压强度—岩石单纯受压缩应力力作用时的强度(compressive resistance) 抗剪强度—岩石单纯受剪切应力作用时的强度。(shearing strength) 抗弯强度—岩石单纯受弯曲应力作用时的强度。(bending strength) (2)特点: 孔隙度↑、颗粒间接触面积↓→强

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