岩石可钻性及金刚石岩心钻探岩石分级

根据在统一操作规程下钻进的78种岩石、803块岩样、868个钻孔,共进尺82米;测试了压入硬度、研磨性、塑性系数,声学特性等岩石物理机械性质,岩样进行了镜下鉴定;阐述了岩石可钻性的有关概念;建立了以压入硬度、研磨性、塑性系数为主因子的岩石可钻性预测方程,其预估精度达80％左右;提出了适合金刚石钻进特点的岩石综合分级方法。     

高寒地区岩石可钻性分析及金刚石钻头选型

以高寒地区铁矿钻探施工项目为背景,采用压入硬度测试、摆球硬度测试、研磨性测试、微钻实验法和碎岩比功法等手
段对矿区代表性岩石进行了可钻性分析。结果表明:新疆西昆仑塔县高寒地区地层岩性为中硬及以上的岩层,研磨性中等级以
上。大部分岩心在金刚石胎体硬度为中软至中硬时,钻进效果较好。并在此基础上优选出的钻头在高寒地区适应性强,提高了钻
头寿命和时效,可为同类地区的钻探施工提供参考。      

广西岩石可钻性分级研究初探

岩石可钻性的合理分级,是正确选择钻进方法、技术参数、钻头类型和制定合理的生产与物化定额、专核钻探生产技术与经济指标的科学依据。利用与岩石可钻性密切相关的物理力学性质—压入、摆球硬度、研磨性、塑性系统与声学特性为自变量,以微钻钻速为因变量,在计算机上进行一元和多元回归分析,建立其数学模型,以此将不同岩石划分为12级。这种方法具有较强的模拟性、代表性和较大的适用范围。     

金刚石孕镶钻头钻进“打滑”岩石特征之商榷

作者用φ20毫米微型孕镶人造金刚石钻头,钻进规程:N=1500转/分、Fv=4900千巴、Q=2-/3升分,在多参数回转钻进试验台上对强硅化英安斑岩等九种“打滑”岩石进行了大量的室内模拟钻进试验。从观察孔底碎岩过程着手,结合钻头胎体唇面摩擦状态分析,认为所谓“打滑”岩石的基本特征是:坚硬、致密、强研磨性、高硬度、低可钻性。本文最后指出,针对“打滑”岩石的具体特性,改善钻头结构设计,合理选择钻进规程、采用适当的人工辅助措施进行综合防治,可以提高“打滑”岩石中钻进的技术经济效益。     

基于岩石可钻性分级的月壤可钻性初探

在分析“Apollo”和“Luna”月表实钻进取心对象的基础上,依据相关的概率分析结果,得出在月表钻进遇见岩石的几率
≤5%,月表钻进对象是月壤的可能性为95%;分析了月壤的物理力学特性,确定月壤的内摩擦角和内聚力是影响月壤可钻性的主
要特性参数,基于岩石可钻性模型建立了以内摩擦角和内聚力为主要参数的月壤可钻性的初步模型;对“Luna”与“Apollo”的月表
钻探取心在钻进方法、钻头材料、钻进深度和钻进速度等方面进行了分析比较,参考岩石可钻性分级指标,得到了月壤可钻性的初
步评价结果。      

牙轮钻头牙齿破岩机理研究进展

井眼形成是通过钻头牙齿破碎岩石形成岩屑来实现的,对钻头牙齿侵入破岩机理的认识有助于优化钻头结构,提高工
具破岩效率。阐述了钻头牙齿与岩石相互作用机理的复杂性,分别从弹性力学、裂纹扩展、数值模拟等几个方面,综述了钻头牙齿
与岩石相互作用机理的研究进展,指出了今后的研究重点。虽然前人开展了众多的物理实验与数值模拟研究,但是由于钻头牙齿
破岩过程及井底环境的复杂性,目前为止其机理并没有被完全认识清楚。理论与实验研究证明,井底压力是影响机械钻速的重要
因素之一,针对钻头牙齿与岩石相互作用机理的复杂性,建议采用先进实验和数值模拟技术,将物理实验和数值模拟结合开展研
究,揭示井底复杂应力环境下钻头牙齿的破岩机理将成为未来的研究重点。      

不同冷却时间对高温花岗岩可钻性实验研究

为了研究高温后花岗岩的可钻性和微观损伤变化, 同时也为了研究高温后不同冷却时间对可钻性的影响, 对高温热处理后的花岗岩冷却不同时间(2, 4, 24, 48 h), 通过可钻性实验和铸体薄片鉴定, 得到高温对花岗岩可钻性的影响规律和影响机理, 同时也得到不同冷却时间对花岗岩可钻性的影响。研究结果表明, 花岗岩在热处理不超过500℃和自然冷却2 h的约束下始终保持一个较高的可钻性级值, 在冷却4, 24, 48 h后, 高温对可钻性的影响表现为3个阶段(第一次劣化阶段、强化阶段、第二次劣化阶段)。微裂纹产生的位置及数量影响着岩石抵抗破碎的难易程度, 400℃热处理后花岗岩内部微裂纹开始显著增加, 当石英颗粒内部产生大量微裂纹时, 花岗岩的可钻性显著降低。100℃热处理后同时冷却不超过4 h会显著影响花岗岩的可钻性, 200~400℃热处理后, 花岗岩的可钻性级值会随着冷却时间(4~48 h)的继续增加显著增加, 500℃对花岗岩产生的损伤是不可恢复的, 600℃已经完全使花岗岩劣化。弄清高温和冷却时间对花岗岩可钻性的影响, 可以为干热岩资源的高效开采提供基础的理论支撑。      

流体流量对竖直地埋管深度的影响

《浅层低温能评价规范》对浅层低温能的定义为:地表深度不超过200 m,温度不超过25℃。《地源热泵工程技术规范》也未对利用的钻孔深度做具体要求。根据实际工程经验与计算,常用100~120 m。其影响深度的因素主要有:地层可钻性,如钻孔越深,可钻性差,相对成本提高;管道直径也影响水流阻力,深度较大则驱动水流功耗增大;管道间距的大小对热短路、回填材料热物性参数等产生较大的影响。该文将根据传热基本原理,进行各种影响因素分析,通过建立数值传热模型,求解一定条件下的换热能力,分析各参数之间的关系,以便于工程设计参考,有助于浅层低温能工程推广应用。     

模糊综合评判法在岩石可钻性分级中的应用

将传统的岩石物理力学性质测试方法与模糊理论中的模糊综合评判法相结合,总结出一种相对简单但有效的岩石可钻
性分级模型。结合实际钻进的岩石,确定分级模型的影响因素分别是为压入硬度、摆球塑性系数、金刚石钻进时效;以正态分布函
数作为隶属函数来计算模型的评价矩阵,通过模型确定岩石的可钻性等级。运用Matlab软件将计算过程实现程序化,模型计算
结果表明该方法能够对岩石可钻性作出较客观精确的分析。      

水平定向钻隧道地质勘察孔岩屑运移与地层相关性研究

为准确反演勘察孔地层岩性信息、提高岩屑反演勘察孔地层岩性的准确性, 依托某隧道水平定向钻地质勘察项目, 开展了水平定向钻隧道地质勘察孔岩屑运移与地层相关性研究。研究结果表明: 依据岩屑运移速度、费祥俊临界流速理论和Larsen最小返速理论对现场岩屑运移形式的分析, 推知不同围岩岩屑颗粒在水平定向钻孔环空内的运移形式以推移为主, 少部分悬移, 且存在少量岩屑床; 在水平定向钻勘察工程现场, 钻头处产生的地层岩屑最先以悬浮运移状态随泥浆返出; 基于物料输送相关理论分析岩屑颗粒自由悬浮和运动方程, 建立了水平定向钻勘察孔岩屑悬移运移模型; 依托现场碳质板岩和石英片岩相关参数进行了岩屑运移与地层相关性分析, 分别得出完整地层和断层破碎带的岩屑运移孔壁阻力系数, 且断裂带处岩屑运移孔壁阻力系数约为非断裂带处的2.72倍; 得出不同直径钻杆工作范围内的钻孔环空岩屑最终悬浮运移速度, 建立了岩屑运移与地层的关联分析计算模型。研究结果为准确反演勘察孔地层岩性信息, 以及后续隧道的顺利施工提供了理论和数据支持。      

高温花岗岩遇水冷却后可钻性试验研究

快速冷却作用下花岗岩可钻性的研究，对提高干热岩坚硬研磨性地层的钻进效率具有重要意义。以花岗岩为研究对象，对不同温度（室温至６００℃）遇水冷却后的岩样进行了压入硬度试验、摩擦磨损试验和室内微钻试验。试验结果表明:高温与快速冷却对花岗岩的可钻性产生了显著影响，可钻性上升明显；冷却后的岩样压入硬度减小，塑性系数增大，但６００℃的花岗岩仍然处于低塑性阶段；摩擦磨损试验下对磨件胎体与岩样失重量随温度升高逐渐增大，花岗岩的研磨性越来越强；微钻试验下钻进速度加速增大，３００℃前后的上升幅度分别为２２．５％，１１０％，这是岩石力学性质劣化、结构破坏的突出 反 映。试验结果可以为干热岩等中深层地热钻井施工过程中的破岩和钻井技术提供理论指导。      

渤海海域庙西南凸起沙河街组低渗透砂岩储层特征及控制因素

根据已钻井成果,结合岩石薄片、铸体薄片、扫描电镜、阴极发光等化验分析资料,以储层微观特征及孔隙结构分析为手
段,对庙西南凸起沙河街组低渗透砂岩储层特征进行了描述,从沉积环境和成岩作用两方面对影响低渗砂岩储层因素进行了分
析。结果表明:庙西南凸起沙河街组储层岩石类型以长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩为主。已钻井处于扇三角洲沉积体系边缘相
带,沉积物粒度细、分选差是形成低渗透储层的基础,碳酸盐岩多期次胶结作用是影响储层物性的主要因素,而溶蚀作用和构造应
力作用对低渗透储层的改善作用有限。      

空气泡沫钻进机理初探与相关因素

本文介绍了空气泡沫的结构和流动性质;阐述空气泡沫保护孔壁和岩矿心机理、防漏堵漏机理、携带岩粉机理和对钻头的冷却作用:对其相关因素泡沫的寿命及添加剂的防塌作用。文中叙述了泡沫携带岩粉能力的现场试验和理论计算对比,认为岩屑与泡沫的上升速度基本上是同步的。提出以衰减率的计算公式来鉴别泡沫的性能以利于掌握和运用。推荐了在斜孔和不稳定长孔段的地层中钻进,配合采用添加剂更有利于提高应用效果。     

牙轮钻头牙齿磨损的数值模拟

采用拉宾诺维奇磨粒磨损模型,通过实验确定了模型中牙齿磨粒磨损系数Kε。运用有限元软件建立了牙轮钻头与岩石互作用模型。用网格重划分法和并行计算技术解决了岩石网格变形大、求解速度慢等问题。分析了3种齿形的牙齿磨损、牙齿磨损形貌,并与现场实验钻头磨损情况进行了对比。结果表明所建立的有限元模型能比较准确地预测牙齿寿命及其磨损形貌;探索了机械钻速、转速和岩石与牙齿磨损量之间的关系,为合理选择钻头型号、推荐钻井参数提供了依据。      

气举反循环钻进中牙轮钻头的改进

众所周知,气举反循环施工中把钻具下入井内,只要混合器达到一定沉没比的深度并有满足其工作需要的水源补充,它就能进行正常的钻进.但在使用中如钻头选择不当,就不能获得较高的钻进工作效率,严重时还会造成堵管,使气举反循环无法工作,影响进度,延误工期. 我公司在坦桑尼亚的桑给巴尔岛施工民用供水井时,钻遇的地层主要是以珊瑚礁为主的较坚硬岩石,可钻性为4级～6级,部分达到10级.施工的供水井口径为30.48 cm,井深60 m～80 m,部分达到100 m.为提高成井效率,确保工期,我们在钻进工艺上采用气举反循环,并在选用钻头上先后做过多次试验研究、改进.最后,采用改进过的牙轮钻头进行施工,提前优质地完成了供水井施工任务,受到工程监理方、当地政府和驻地居民的一致好评.     

河西务构造带J１１断块储层非均质性

针对渤海湾盆地廊固凹陷河西务构造带J１１断块沙四上亚段Ⅰ~Ⅲ砂组储层的非均质性进行了分析,从微观和宏观两个方面入手,分析了其主控因素.结果表明:研究区储层非均质性表现为层内非均质性、层间非均质性、平面非均质性和岩石微观非均质性.层内非均质性主要受渗透率韵律类型、夹层分布特征差异影响;层间非均质性主要受隔层分布特征、分层系数、砂岩密度特征影响;平面非均质性主要受砂体连续性影响;微观非均质性主要受岩石结构及孔隙结构影响.沉积环境和成岩作用是储层非均质性的主控因素.通过对上述影响因素的分析,对研究区主力小层进行了储层评价,预测有利储层分布在研究区的东南部和西南部地区,为下一步勘探开发提供了一定的依据.      

鄂尔多斯盆地苏７７区块盒８下亚段致密砂岩储层低渗成因与优质储层形成机理

鄂尔多斯盆地苏７７区块盒８下亚段属于典型的致密砂岩储层，勘探潜力巨大，但因储层非均 质 性 强、优质储层成因机理和展布规律不清，使得该区的勘探开发部署备受制约。利用岩石普通薄片及铸体薄片、扫描电镜、Ｘ 射线衍射、常规压汞及物性测试等资料对储层低渗成因及优质储层发育的主控因素进行了详细研究。研究结果表明:储层岩石类型以岩屑砂岩和岩屑石英砂岩为主，结构成熟度较低。孔隙类型以溶孔为主，晶间孔次之。储层低孔低渗且微观孔喉结构相对较差。压实作用是储层低渗的根本原因。硅质胶结物、碳酸盐胶结物、黏土矿物胶结物以及大量塑性岩屑的存在是储层低渗的主要原因。优质储层的发育受多种因素控制:有利沉积微相是优质储层形成的关键；强烈的溶蚀作用是形成优质储层必不 可 少 的 条 件；适量的绿泥石薄膜和硅质胶结物能增强岩石的抗压实强度，保护原生孔隙；适量的结晶完好的高岭石晶间孔和裂缝的发育有助于改善局部储层的物性。辫状河心滩微相砂体厚度大，杂基含量低，溶蚀强烈，物性较好，是研究区的优质储层。      

四川盆地须家河组致密砂岩物源体系的控储作用

为明确四川盆地须家河组致密砂岩物源特征及控储作用,运用储层岩石学测试和镜下分析,研究了物源与储层发育的关系及分布,探讨了物源体系的控制因素。研究结果表明,四川盆地须家河组储层具有成分成熟度较低、物性差异性强、以中-细粒为主、主要为溶蚀孔隙和成岩效应存在两面性5个基本特征;物源控制了储层岩石类型的发育范围,平面展布存在差异性,其可溶矿物组分及含量亦有所不同,导致各地区孔隙发育及规模有所不同;西部龙门山和东北部大巴山是须家河组的主要供源区,前者表现为碳酸盐岩岩屑含量相对较高,后者表现为火山岩岩屑含量相对较高。不同时期造山活动强度的阶段性变化使得物源供应强度及类型也随之变化,储层岩石组分差异分化,进而控制储层垂向非均质性。研究成果可以为该区下一步的油气精细勘探提供借鉴。      

苏里格气田山1段储层致密化成因及控制因素

根据镜下薄片观察、扫描电镜技术分析、流体包裹体测温及X线衍射分析,对苏里格气田苏59井区山1段储层岩相类型、岩石学特征、孔隙类型、储层物性和成岩作用等进行划分,研究山1段储层致密化成因和控制因素。结果表明:山1段为典型的致密砂岩储层,储层岩石组分以石英、岩屑为主,岩屑石英砂岩与岩屑砂岩是储层主要的岩石类型;残余粒间孔、次生孔隙和构造裂缝是山1段储层主要的孔隙类型,次生溶孔是山1段储层的主要储集空间;多种胶结物和泥质杂基以孔隙式胶结填充岩石,压实和胶结作用是导致储层致密化的关键因素;成岩后期的溶蚀和裂隙作用改善储层的物性,提高渗透率。该结果为苏里格气田59井区山1段储层预测提供地质依据。     

Q型聚类分析在四川盆地南部上三叠统须二段成岩相研究中的应用

上三叠统须家河组二段是四川盆地南部主要的勘探层位之一。对川南须二段储集砂岩进行的铸体薄片观察、物性资料研究表明,须二段储集岩石类型主要为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩和岩屑砂岩,先后经历了压实作用、胶结作用、溶蚀作用、破裂作用和交代作用等成岩作用。在计算区内须二段储集岩石压实系数、胶结系数和溶蚀系数等成岩系数的基础上,结合Q型聚类分析方法对储集岩石的各成岩系数进行了变量因子的归类,划分出强压实强胶结相、强压实中胶结相、强压实弱胶结相、中压实弱胶结相及弱压实弱胶结相。成岩相的分布明显受到沉积相展布的影响,储层质量较好的成岩相主要发育于三角洲前缘亚相的水下分流河道等高能环境中,同时成岩相的分布还受到填隙物、塑性岩屑的控制。