钻井施工技术 岩石强度及硬度 岩石的机械特性.doc

知 行 结 合 崇 尚 实 践 知 行 结 合 崇 尚 实 践 授课章节 第二章 授课方式 理论课√ 实践课□ 习题课□ 其 他□ 授课时间 周 节 授课内容 1、岩石的机械特性 计划课时 2 教学目标与要求 知识目标： 通过授课使学生掌握岩石的机械特性（力学性质），如强度、硬度、脆性和塑性等； 能力目标 明确钻井条件下影响岩石机械特性的因素； 素质目标 在钻井施工中能够判断岩石的机械性质，帮助钻头选型。 教学重点与难点 重点：岩石的机械特性（力学性质）、钻井条件下影响岩石力学性质的因素分析。 难点：岩石在复杂应力条件下的力学性质。 处理方法：采用讲解法、实验法、对比法、举例法、图解法 、图片展示法 教学资源 教材、图片、电子课件、视频、网络资源 教学过程 主题/任务/活动 教学方法/教具 时间分配 1、课前考勤、课程导入 讲述法 10min 2、有关岩石的机械特性 讲述法、举例法、分组讨论 20min 3、钻井条件下影响岩石力学性质的因素分析 讲述法、举例法 20min 4、岩石的脆性、塑性 讲述法、举例法、分组讨论、案列教学法 40min 5、本节小结、思考题及答疑 板书 10min 作业/ 技能训练 影响岩石强度的因素有哪些？三轴应力条件下岩石强度变化的特点主要是什么？岩石按硬度分类有哪些？ 教学评估 内容较多，与现场钻井生产结合紧密 教 学 设 计 检查学生课前预习情况，查阅资料情况，确定本节课程授课方法和难易程度 通过启发式教学、案列教学引入本次课程内容 介绍本节课程的教学内容、重点和难点内容 组织同学课堂讨论了解岩石机械性质的主要意义 教师引导学生思考，并派学生代表发言，陈述自己对于岩石强度、硬度等概念的理解 教师对学生发言进行点评 举例说明岩石的力学性质 分析复杂应力条件下岩石的力学性质 补充说明三轴应力条件下岩石强度的变化规律 ★补充内容 ▲重点提示 ●了解内容 导入新课：钻头的工作对象主要是岩石，为了提高钻头破岩的效率，必须对岩石的机械性质有所了解。石油及天然气大都储藏在沉积岩中，本节主要讨论与钻井有关的沉积岩部分机械性质。 知识链接：油气的勘探与开发离不开机械设备，石油机械又为石油全行业服务。 油气田的开采过程，机械服从于工程，工程服从于地质，地面服从于井下。设备的好坏直接影响到油气田的探明率和采收率（我国的探明率仅为38.9%）。随着油田的不断开采，科技的不断进步，油田逐渐趋向深井、超深井，高温、高压、高产井，这就对设备提出了更高的要求，本章主要介绍钻井工具。 讲授新课： 岩石的机械特性 一、 地层岩性 （一） 岩石的组成 1.岩石 是矿物颗粒的集合体，颗粒之间或者靠直接接触面上的作用力联结，或者由外来的胶结物胶结。大多数岩石由两种以上的矿物成分组成。 2.矿物 是具有固定的化学成分和确定的物理性质的天然无机化合物。除了硫、碳的矿物及少数金属外，绝大多数矿物是由两种以上元素组成的化合物。 （二） 岩石的类型 岩石可分为三大类： 火成岩（岩浆岩）—由岩浆（硅酸盐）容体冷凝而成。如：花岗岩、玄武岩、橄榄岩、安山岩等。变质岩—火成岩和沉积岩等由于高温高压作用或外来物质的加入，改变了原来的成分、结构，变成新的岩石。如:花岗岩→片麻岩，石灰岩→大理岩，石英砂岩→石英岩等。 沉积岩—母岩风化后的产物经过搬运、沉积和成岩作用而形成的岩石。石油及天然气大都储藏在沉积岩中。如：泥岩、砂岩、石灰岩、白云岩、石膏、岩盐 。原油大都储存在沉积岩中。 （三）岩石的层理—岩石一层层迭起来的现象。 倾斜的层状结构是沉积岩的主要构造特征。也就是说岩石的物理、化学性质不同，岩石就会出现不均质性的。 形成层理的原因：① 颗粒大小在纵向上的变化 ② 岩石成分在纵向剖面上的变化 ③ 某些矿物颗粒的定向排列 二、 岩石的物理机械特性 （一）岩石的机械性质（力学性质） 1.岩石的机械性质（力学性质）——在外力作用下，岩石从变形到破坏所表现出的性质。如强度、硬度、脆性和塑性等。▲ 2.岩石的强度（▲重点） 强度——岩石在外力作用下发生破坏时所能承受的最大应力。其单位:MP 抗拉强度—岩石单纯受拉伸应力作用时的强度。 抗压强度—岩石单纯受压缩应力力作用时的强度。 抗剪强度—岩石单纯受剪切应力作用时的强度。 抗弯强度—岩石单纯受弯曲应力作用时的强度。