[科普中国]-岩石机械性质

岩石的机械性质

⑴岩石的强度：岩石的强度是指抵抗外力破坏的能力。

⑵硬度：岩石的硬度是指岩石抗压入的极限强。

⑶岩石的塑性：在外力作用下，岩石破碎前呈现永久变形的性质叫岩石的塑性。

⑷岩石的研磨性：钻头破碎岩石的同时，其本身也受到岩石磨损，这种岩石磨损钻头的能力称为岩石的研磨性。

⑸岩石的可钻性：是指在一定条件下，钻进岩石的难易程度。也可理解为钻进过程中岩石抗破碎强度的大小1。

岩石性质对钻井的影响其影响主要表现在：影响钻进速度与钻头进尺：使钻进过程中出现井漏、井喷、卡钻等复杂情况：钻井液受到污染，性能变坏，井径不规则，进而影响到测井、固井等。

⑴粘土岩层。泥岩和页岩一般较软，钻速快，但容易产生钻头泥包。这种地层极易吸收钻井液中的自由水而膨胀，导致井径缩小。随着浸泡时间的延长，井壁会产生垮塌现象，井径扩大。

⑵砂岩层。砂岩一般来说是较好的渗透层，在井壁上易形成较厚的滤饼，易引起泥饼粘附卡钻。另外滤饼对测井也有影响，所以必须使用优质钻井液。

⑶砾岩层。在砾岩层中钻进易发生跳钻、蹩钻和井壁垮塌。

⑷在当地层软硬交错时，易发生井斜，地层倾角较大者也易发生井斜。

⑸当岩层中含有可溶性盐类，即钻到石膏层、盐岩层时，要注意对钻井液性能的影响。

岩石物理机械性质岩石物理机械性质是以综合方式对碎岩效果产生影响，单一的岩石性质指标不能确切反映钻岩的难易程度。在根据岩石物理机械性质确定工艺参数或选用钻头时，应综合考虑岩石的多种性质指标。金刚石钻进效果受岩石各物理机械性质影响的程度不尽相同，主因分析结果表明，在诸多性质中，岩石研磨性、塑性系数及压人硬度是主要因素，其次是弹性模量。利用主因子分析方法研究岩石物理机械性质，所得结果与实际符合。主因子分析方法完全可以被钻探技术领域所采用2。

岩石可钻性岩石可钻性研究成了世界探矿、采矿工程界十分关注的研究题目。这项研究至今仍在继续着，这是因为岩石可钻性研究、岩石分级分类合理方法和指标的确定，不仅是制定采矿、探矿生产定额的科学依据，也是选择高效率钻探方法、设计合理的钻头类型和结构参数、确定最佳钻进规程参数，从而实现最优化钻进的理论依据和雄础。此外，系统工程、控制理论、电子计算机及自控等新技术新理论在探矿工程中的应用是探矿科学技术发展的必然趋势， 它们无疑要求人们预先提出准确的岩石可钻性指标。然而，迄今还没有一个众人能普遍接受的、合理的、定量的、较为准确可靠的预测岩石可钻性的方法。

目前, 研究岩石可钻性的方法可归纳为四类：

1．基于岩石的物理机械性质研究岩石可钻性；

2. 现场实钻统计法研究岩石可钻性；

3. 能量原理法研究岩石可钻性；

4. 模拟试验法研究岩石可钻性。

其中方法1、4 是目前应用较为广泛的岩石可钻性研究方法3。