第一講：巖石可鉆性與研磨性

1、1巖石破碎原理與方法巖石破碎原理與方法2課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容第一講第一講 巖石可鉆性與研磨性巖石可鉆性與研磨性第二講第二講 巖石破碎基本原理巖石破碎基本原理第三講第三講 鉆井巖石破碎方法鉆井巖石破碎方法 3第一講第一講 巖石可鉆性與研磨性巖石可鉆性與研磨性1.1 巖石分類巖石分類1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性1.3 巖石研磨性巖石研磨性1.4 巖石脆塑性巖石脆塑性41.1 1.1 巖石的分類巖石的分類一、一、 造巖礦物造巖礦物礦物：礦物：地殼中的化學(xué)元素（氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂）在地殼中的化學(xué)元素（氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂）在 各種地質(zhì)作用下形成的自然產(chǎn)物（自然元素和化合物）。

2、各種地質(zhì)作用下形成的自然產(chǎn)物（自然元素和化合物）。具具 有固定的化學(xué)成分和確定的物理性質(zhì)，一般為晶體結(jié)構(gòu)。有固定的化學(xué)成分和確定的物理性質(zhì)，一般為晶體結(jié)構(gòu)。礦物的物理力學(xué)性質(zhì)：礦物的物理力學(xué)性質(zhì)： 光學(xué)性質(zhì)：光學(xué)性質(zhì)：礦物對(duì)光的吸收、反射、折射以及光在礦物中傳播的礦物對(duì)光的吸收、反射、折射以及光在礦物中傳播的 性質(zhì)，主要有礦物的顏色、條痕、光澤和透明度等。性質(zhì)，主要有礦物的顏色、條痕、光澤和透明度等。 力學(xué)性質(zhì)：力學(xué)性質(zhì)：礦物受外力作用，如刻劃、摩擦、打擊、彎曲時(shí)顯示出礦物受外力作用，如刻劃、摩擦、打擊、彎曲時(shí)顯示出 來的性質(zhì)來的性質(zhì)包括解理、斷口、包括解理、斷口、硬度硬度 密度等密度等礦物莫

3、氏硬度標(biāo)：礦物莫氏硬度標(biāo)：滑、石、方解、螢、磷、長、石英、黃玉、剛、金剛滑、石、方解、螢、磷、長、石英、黃玉、剛、金剛5 分 類 名 稱化 學(xué) 成 分密度莫氏硬度解 理晶形硅酸鹽 類 正長石KAlSi3O82.576兩組中等解理柱狀、板狀斜長石NaAlSi3O82.626兩組完全解理板狀或板柱狀石英SiO22.657極不完全解理六方體狀白云母KAl3SiO10(OH)22.73.122.5一組完全解理片狀黑云母K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH)22.83.22.53一組完全解理假六方板狀和短柱狀角閃石Ca2(Mg,Fe,Al)5(AlSi)8O22(OH)23.256兩組完全解理柱狀輝

4、石Ca(Mg,Fe,Al)(Al,Si)2O63.23.456兩組中等解理短柱狀、板狀橄欖石(Mg,Fe)2SiO43.24.16.5極不完全解理粒狀、板狀碳酸鹽 類 方解石CaCO32.723.0三組完全解理菱面體白云石CaMg(CO3)22.853.54三組完全解理菱面體硫酸鹽 類 石膏CaSO42H2O2.322一組完全解理 板狀硬石膏CaSO42.933.5三組完全解理長方體氧化物 赤鐵礦Fe2O35.186一組完全解理板、片狀或菱面體粘土類高嶺土Al4(Si4O10)(OH)82.6522.5一組完全解理晶體微小其它巖鹽NaCl2.16 2.5三組完全解理立方體主要造巖礦物一覽表主要

5、造巖礦物一覽表一、一、 造巖礦物造巖礦物1.1 1.1 巖石的分類巖石的分類6二、二、 巖石分類巖石分類巖石：巖石：一種或多種造巖礦物顆粒的集合體。一種或多種造巖礦物顆粒的集合體。顆粒之間或者由直接接顆粒之間或者由直接接 觸面上的聯(lián)系力聯(lián)結(jié)，或者由外來的膠結(jié)物膠結(jié)。觸面上的聯(lián)系力聯(lián)結(jié)，或者由外來的膠結(jié)物膠結(jié)。巖石按照其成因可分為三大類：巖石按照其成因可分為三大類：（1 1）巖漿巖）巖漿巖( (火成巖火成巖) )：由巖漿（硅酸鹽熔體）冷凝而成，占地殼體積由巖漿（硅酸鹽熔體）冷凝而成，占地殼體積 95% 95%。如玄武巖、花崗巖、珍珠巖等。如玄武巖、花崗巖、珍珠巖等。 （2 2）變質(zhì)巖：）變質(zhì)巖：

6、已經(jīng)形成的巖漿巖和沉積巖受高溫、高壓的作用，或外已經(jīng)形成的巖漿巖和沉積巖受高溫、高壓的作用，或外 來物質(zhì)加入，改變了原來的成分和結(jié)構(gòu)，變成新的巖石。來物質(zhì)加入，改變了原來的成分和結(jié)構(gòu)，變成新的巖石。 如如石灰?guī)r石灰?guī)r大理巖；頁巖大理巖；頁巖板巖；砂巖板巖；砂巖石英巖等。石英巖等。 （3 3）沉積巖：）沉積巖：母巖風(fēng)化后產(chǎn)物經(jīng)過搬運(yùn)、沉積及成巖作用而形成的巖母巖風(fēng)化后產(chǎn)物經(jīng)過搬運(yùn)、沉積及成巖作用而形成的巖 石，占地表體積的石，占地表體積的75%75%。如泥巖、砂巖、石灰?guī)r等。如泥巖、砂巖、石灰?guī)r等。 這類巖石都成層狀，最先沉積者在下部，時(shí)代較老；層次這類巖石都成層狀，最先沉積者在下部，時(shí)代較老；

7、層次 愈上者，則時(shí)代愈新，這叫做疊置層法則。愈上者，則時(shí)代愈新，這叫做疊置層法則。 1.1 1.1 巖石的分類巖石的分類7三、三、 巖漿巖巖漿巖常見噴出巖：玄武巖、安山巖、流紋巖、凝灰?guī)r常見噴出巖：玄武巖、安山巖、流紋巖、凝灰?guī)r 深成巖：深成巖：巖漿侵入地殼某深處（約距地表巖漿侵入地殼某深處（約距地表3km)3km)冷凝而成的巖石。冷凝而成的巖石。 由于地下壓力和溫度較高，溫度降低緩慢，礦物結(jié)晶好。由于地下壓力和溫度較高，溫度降低緩慢，礦物結(jié)晶好。 常見深成巖：花崗巖常見深成巖：花崗巖 淺成巖：淺成巖：巖漿沿地殼裂縫上升距地表較淺處冷凝而成的巖石。巖漿沿地殼裂縫上升距地表較淺處冷凝而成的巖石。

8、 由于淺層壓力和溫度較低，溫度降低較快，礦物結(jié)晶較細(xì)。由于淺層壓力和溫度較低，溫度降低較快，礦物結(jié)晶較細(xì)。 常見淺成巖：花崗斑巖、金伯利巖常見淺成巖：花崗斑巖、金伯利巖 噴出巖（火山巖）：噴出巖（火山巖）：巖漿沿地殼裂縫一直上升噴出地表冷凝而成的巖漿沿地殼裂縫一直上升噴出地表冷凝而成的 巖石。在地表?xiàng)l件下，溫度降低迅速，礦物來不及結(jié)晶或結(jié)巖石。在地表?xiàng)l件下，溫度降低迅速，礦物來不及結(jié)晶或結(jié) 晶較差，肉眼不易看清楚。晶較差，肉眼不易看清楚。1.1.巖漿巖的分類巖漿巖的分類1.1 1.1 巖石的分類巖石的分類8l 根據(jù)根據(jù)SiO2含量分：含量分：超基性巖：超基性巖：SiO2含量含量65%，以石英、

9、正長石為主，顏色淺，比重輕。，以石英、正長石為主，顏色淺，比重輕。 如花崗巖等。如花崗巖等。l 組成巖漿巖的礦物，根據(jù)顏色，可分為淺色和深色兩類：組成巖漿巖的礦物，根據(jù)顏色，可分為淺色和深色兩類： 淺色礦物：石英、正長石、斜長石和白云母淺色礦物：石英、正長石、斜長石和白云母 深色礦物：黑云母、角閃石、輝石和橄欖石。深色礦物：黑云母、角閃石、輝石和橄欖石。2.2.巖漿巖的礦物組成巖漿巖的礦物組成三、三、 巖漿巖巖漿巖1.1 1.1 巖石的分類巖石的分類9三三. 巖漿巖巖漿巖3.3.巖漿巖的結(jié)構(gòu)特征巖漿巖的結(jié)構(gòu)特征巖漿巖的結(jié)構(gòu)：巖漿巖的結(jié)構(gòu)：是指組成巖石的礦物的結(jié)晶程度、晶粒大小、形狀是指組成巖石

10、的礦物的結(jié)晶程度、晶粒大小、形狀 及其相互結(jié)合的情況。及其相互結(jié)合的情況。l 按結(jié)晶程度分：按結(jié)晶程度分：全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)l 按晶粒相對(duì)大小分：按晶粒相對(duì)大小分： 等粒結(jié)構(gòu)（全晶質(zhì)）等粒結(jié)構(gòu)（全晶質(zhì)） 不等粒結(jié)構(gòu)（全晶質(zhì)）不等粒結(jié)構(gòu)（全晶質(zhì)） 斑狀結(jié)構(gòu)（半晶質(zhì)）斑狀結(jié)構(gòu)（半晶質(zhì)）l 按晶粒絕對(duì)大小分：按晶粒絕對(duì)大小分： 粗粒結(jié)構(gòu)（粗粒結(jié)構(gòu)（5mm5mm） 中粒結(jié)構(gòu)（中粒結(jié)構(gòu)（5 52mm2mm） 細(xì)粒結(jié)構(gòu)（細(xì)粒結(jié)構(gòu)（2 20.2mm0.2mm） 微粒結(jié)構(gòu)（微粒結(jié)構(gòu)（0.2mm抗剪強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度； 鉆井方法和破巖方式不同，巖石可鉆性表現(xiàn)不盡相同。

11、50一、巖石可鉆性的概念一、巖石可鉆性的概念 巖石可鉆性是合理選擇鉆井方法、正確設(shè)計(jì)鉆頭結(jié)構(gòu)和合理選擇巖石可鉆性是合理選擇鉆井方法、正確設(shè)計(jì)鉆頭結(jié)構(gòu)和合理選擇鉆頭類型、合理確定生產(chǎn)定額、制定生產(chǎn)計(jì)劃的關(guān)鍵。鉆頭類型、合理確定生產(chǎn)定額、制定生產(chǎn)計(jì)劃的關(guān)鍵。3. 巖石可鉆性在鉆井工程中的應(yīng)用巖石可鉆性在鉆井工程中的應(yīng)用1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性在鉆井工程中，需要考慮以下問題：（1）選用那種鉆井破巖方法效率最高？（2）選用哪種鉆頭類型最合適？（3）鉆進(jìn)速度是多少？（4）鉆井周期有多長？（5）鉆井工程費(fèi)用是多少？51二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法一個(gè)好的巖石可鉆性的試驗(yàn)方法

12、具備以下幾點(diǎn)：一個(gè)好的巖石可鉆性的試驗(yàn)方法具備以下幾點(diǎn)：（1 1）測(cè)試設(shè)備簡單可靠，應(yīng)用方便，運(yùn)行費(fèi)用低，可獲得大量數(shù)據(jù)；）測(cè)試設(shè)備簡單可靠，應(yīng)用方便，運(yùn)行費(fèi)用低，可獲得大量數(shù)據(jù)；（2 2）測(cè)試方法能夠反映鉆井破碎巖石的機(jī)理；）測(cè)試方法能夠反映鉆井破碎巖石的機(jī)理；（3 3）測(cè)定的可鉆性指標(biāo)與實(shí)際鉆進(jìn)效率相關(guān)性好；）測(cè)定的可鉆性指標(biāo)與實(shí)際鉆進(jìn)效率相關(guān)性好；（4 4）數(shù)據(jù)靈敏度高，能夠區(qū)別性質(zhì)相近而可鉆性不同的巖石；）數(shù)據(jù)靈敏度高，能夠區(qū)別性質(zhì)相近而可鉆性不同的巖石；（5 5）數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好，同一對(duì)象的測(cè)定數(shù)據(jù)不因人、因地、因時(shí)和因）數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好，同一對(duì)象的測(cè)定數(shù)據(jù)不因人、因地、因時(shí)和因 儀器而變化

13、。儀器而變化。1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性52p 巖石力學(xué)性質(zhì)法巖石力學(xué)性質(zhì)法 利用巖石力學(xué)性質(zhì)利用巖石力學(xué)性質(zhì)( (強(qiáng)度、硬度等強(qiáng)度、硬度等) )評(píng)價(jià)巖石可鉆性。評(píng)價(jià)巖石可鉆性。p 比功法比功法 用破碎單位體積巖石所消耗的能量評(píng)價(jià)巖石可鉆性。用破碎單位體積巖石所消耗的能量評(píng)價(jià)巖石可鉆性。p 微鉆法微鉆法 用微型鉆頭在微鉆實(shí)驗(yàn)臺(tái)上模擬鉆進(jìn)測(cè)定巖石可鉆性。用微型鉆頭在微鉆實(shí)驗(yàn)臺(tái)上模擬鉆進(jìn)測(cè)定巖石可鉆性。p 聲波法聲波法 利用聲波在巖石的傳播速度評(píng)價(jià)巖石可鉆性。利用聲波在巖石的傳播速度評(píng)價(jià)巖石可鉆性。p 實(shí)鉆法實(shí)鉆法 用現(xiàn)場(chǎng)一定技術(shù)條件下的實(shí)際鉆進(jìn)速度表示巖石可鉆性。用現(xiàn)場(chǎng)一定技術(shù)條件下的

14、實(shí)際鉆進(jìn)速度表示巖石可鉆性。巖石可鉆性試驗(yàn)方法分類：巖石可鉆性試驗(yàn)方法分類：1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法53二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法1.1.巖石力學(xué)性質(zhì)法巖石力學(xué)性質(zhì)法（1）抗壓強(qiáng)度）抗壓強(qiáng)度u實(shí)驗(yàn)裝置：實(shí)驗(yàn)裝置：5050100t100t材料實(shí)驗(yàn)機(jī)材料實(shí)驗(yàn)機(jī)u實(shí)驗(yàn)巖樣：實(shí)驗(yàn)巖樣：u 加載速度：加載速度：0.5MPa/s0.5MPa/sAPc（MPa）10050巖石單軸抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)機(jī)巖石單軸抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)機(jī)1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性54二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法1.1.巖石力學(xué)性質(zhì)法巖石

15、力學(xué)性質(zhì)法（1）抗壓強(qiáng)度）抗壓強(qiáng)度普氏（普洛托奇雅可諾夫，普氏（普洛托奇雅可諾夫，19261926）堅(jiān)固性系數(shù)：）堅(jiān)固性系數(shù)：10/cf抗壓抗壓強(qiáng)度強(qiáng)度MPa20015020080 15050 8030 5015 308 156 85 5 635普氏普氏系數(shù)系數(shù)202015 208 155 83 51.5 30.8 1.50.6 0.80.5 0.60.3 0.5等級(jí)等級(jí)類別類別最堅(jiān)最堅(jiān)固固很堅(jiān)很堅(jiān)固固堅(jiān)固堅(jiān)固較堅(jiān)較堅(jiān)固固中等中等較軟弱較軟弱軟弱軟弱土質(zhì)土質(zhì)巖石巖石松散松散巖石巖石流砂流砂巖石普氏分級(jí)巖石普氏分級(jí)1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性55二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法二、巖石可鉆性的試

16、驗(yàn)方法1.1.巖石力學(xué)性質(zhì)法巖石力學(xué)性質(zhì)法（2）壓入硬度（史氏硬度，）壓入硬度（史氏硬度，） l 試驗(yàn)巖樣：試驗(yàn)巖樣：5050505050mm50mm；40406060H30H305050l 壓頭：壓頭：1 15mm5mm2 2平底圓柱形，工具鋼或硬質(zhì)合金平底圓柱形，工具鋼或硬質(zhì)合金1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。56二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法1.1.巖石力學(xué)性質(zhì)法巖石力學(xué)性質(zhì)法（2）壓入硬度）壓入硬度spPspPooy/1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性57二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法

17、二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法1.1.巖石力學(xué)性質(zhì)法巖石力學(xué)性質(zhì)法（2）壓入硬度）壓入硬度類別類別軟軟中軟中軟中硬中硬硬硬堅(jiān)硬堅(jiān)硬極硬極硬級(jí)別級(jí)別硬度硬度MPa1007007000 0巖石壓入硬度分類表巖石壓入硬度分類表1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性58二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法2.2.鑿碎比功法（徐小荷）鑿碎比功法（徐小荷）l 釬頭釬頭: :一字形一字形l 直徑：直徑：40mm40mml 刃角：刃角：110110l 刃部曲率半徑：刃部曲率半徑：180mm180mml 落錘質(zhì)量：落錘質(zhì)量：4Kg4Kgl 落錘行程：落錘行程：1m1ml 每轉(zhuǎn)一周沖擊次數(shù)：每轉(zhuǎn)一周沖擊次數(shù)：

18、2424l 一次實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)動(dòng)周數(shù)：一次實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)動(dòng)周數(shù)：20201.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性 東北理工大學(xué)設(shè)計(jì)了一種便攜式鑿測(cè)器，測(cè)定沖擊式碎巖的比功，以單位體積破碎功和劃分巖石可鉆性級(jí)別。59二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法2.2.鑿碎比功法鑿碎比功法p 鑿碎比功鑿碎比功p 釬刃磨鈍寬度測(cè)定釬刃磨鈍寬度測(cè)定10420HDNAVA鑿碎比功，鑿碎比功，J/cm3；N 沖擊次數(shù)，沖擊次數(shù)，480；A0每次沖擊功，每次沖擊功，39.2JD 井眼直徑，井眼直徑，41mmH 鑿眼凈深，鑿眼凈深，mm 測(cè)量距釬刃兩端各測(cè)量距釬刃兩端各4mm4mm處的磨鈍處的磨鈍寬度，取平均值。寬度，取平均

19、值。1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性60二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法2.2.鑿碎比功法鑿碎比功法類別類別鑿碎比功鑿碎比功J/cmJ/cm3 3186186187187284284285285382382383383480480481481578578579579676676677677可鉆性可鉆性極易極易易易中等中等中難中難難難很難很難極難極難巖石鑿碎比功分級(jí)表巖石鑿碎比功分級(jí)表巖石研磨性分級(jí)表巖石研磨性分級(jí)表類別類別1 12 23 3釬刃磨鈍寬度，釬刃磨鈍寬度，mmmm0.20.20.30.30.60.70.7研磨性研磨性弱弱中中強(qiáng)強(qiáng)1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆

20、性l 僅適合與沖擊破巖方法僅適合與沖擊破巖方法61二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法3.3.微鉆法微鉆法( (尹宏錦，石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）尹宏錦，石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性62二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法3.3.微鉆法微鉆法n 試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件鉆壓：鉆壓：890N轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速：55rpm鉆頭直徑：鉆頭直徑：31.75mm鉆孔深度：鉆孔深度：2.4mmn 可鉆性指標(biāo)：可鉆性指標(biāo)： 鉆孔時(shí)間鉆孔時(shí)間T T，秒；，秒； 系統(tǒng)誤差修正公式：系統(tǒng)誤差修正公式： 可鉆性級(jí)值：可鉆性級(jí)值：TKd2logTDDWWNNHHTdd000001.2 1.2 巖石可

21、鉆性巖石可鉆性63級(jí)級(jí) 別別鉆時(shí)鉆時(shí)s級(jí)值級(jí)值22334455667788991010名名 稱稱一級(jí)一級(jí)二級(jí)二級(jí)三級(jí)三級(jí)四級(jí)四級(jí)五級(jí)五級(jí)六級(jí)六級(jí)七級(jí)七級(jí)八級(jí)八級(jí)九級(jí)九級(jí)十級(jí)十級(jí)類別類別 極軟極軟 軟軟中軟中軟中中中硬中硬硬硬極硬極硬油礦地層可鉆性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）油礦地層可鉆性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）3.3.微鉆法微鉆法1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法64)1 (2)21)(1 ()1 (ddsddddpEGvEv4.4.聲波法聲波法聲波儀聲波儀發(fā)射探頭發(fā)射探頭接受探頭接受探頭1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法

22、二、巖石可鉆性的試驗(yàn)方法651.1.基本原理基本原理Xix 地層具有非均質(zhì)性，其可鉆性是一個(gè)隨地層具有非均質(zhì)性，其可鉆性是一個(gè)隨機(jī)變量。根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理，隨機(jī)變量通常機(jī)變量。根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理，隨機(jī)變量通常遵從某種分布，只要求得其分布規(guī)律，便可遵從某種分布，只要求得其分布規(guī)律，便可推斷出隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望和均方差。數(shù)學(xué)推斷出隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望和均方差。數(shù)學(xué)期望是最理想的整體性值代表值。均方差則期望是最理想的整體性值代表值。均方差則描述了隨機(jī)變量的波動(dòng)范圍，反映了研究對(duì)描述了隨機(jī)變量的波動(dòng)范圍，反映了研究對(duì)象的非均勻程度。象的非均勻程度。1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性三、地層可鉆性統(tǒng)計(jì)分級(jí)方

23、法三、地層可鉆性統(tǒng)計(jì)分級(jí)方法66 大量的統(tǒng)計(jì)分析表明，微鉆大量的統(tǒng)計(jì)分析表明，微鉆頭可鉆性級(jí)值服從正態(tài)分布。頭可鉆性級(jí)值服從正態(tài)分布。），（，（ 222)(21)( uxexxdxxxF)()(2. 2. 地層可鉆性的概率分布地層可鉆性的概率分布三、地層可鉆性統(tǒng)計(jì)分級(jí)方法三、地層可鉆性統(tǒng)計(jì)分級(jí)方法1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性673. 3. 地層可鉆性統(tǒng)計(jì)分級(jí)方法步驟地層可鉆性統(tǒng)計(jì)分級(jí)方法步驟第一步：在研究地層范圍內(nèi)，隨即抽取有代表性的巖樣，測(cè)定微鉆第一步：在研究地層范圍內(nèi)，隨即抽取有代表性的巖樣，測(cè)定微鉆 頭可鉆性頭可鉆性x xi i，組成一個(gè)代表總體的樣本，組成一個(gè)代表總體的樣本:(

24、x:(x1 1,x,x2 2, ,，x xn n) ) 。第二步：用樣本推斷總體性質(zhì)：第二步：用樣本推斷總體性質(zhì)：nxxunii 1)1()(1 nxxsnii 三、地層可鉆性統(tǒng)計(jì)分級(jí)方法三、地層可鉆性統(tǒng)計(jì)分級(jí)方法1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性68第三步：推斷各級(jí)地層的百分比例第三步：推斷各級(jí)地層的百分比例100)2/2/(%1 iii 1 diddiKKK100)2/2/1(%1 iii ddKK 100)2/2/(%1 iii ddKK 3. 3. 地層可鉆性統(tǒng)計(jì)分級(jí)方法步驟地層可鉆性統(tǒng)計(jì)分級(jí)方法步驟三、地層可鉆性統(tǒng)計(jì)分級(jí)方法三、地層可鉆性統(tǒng)計(jì)分級(jí)方法1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可

25、鉆性69 2/3212)(ikiiiieaaa )33267. 01/(1iik sKKkddii/ )( 7478556.00958798.03480242.0321 aaa概率計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式：概率計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式：第三步：推斷各級(jí)地層的百分比例第三步：推斷各級(jí)地層的百分比例3. 3. 地層可鉆性統(tǒng)計(jì)分級(jí)方法步驟地層可鉆性統(tǒng)計(jì)分級(jí)方法步驟三、地層可鉆性統(tǒng)計(jì)分級(jí)方法三、地層可鉆性統(tǒng)計(jì)分級(jí)方法1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性70四、地層可鉆性的預(yù)測(cè)方法四、地層可鉆性的預(yù)測(cè)方法1.1.經(jīng)驗(yàn)公式法經(jīng)驗(yàn)公式法bHaKd 大慶油田： 勝利油田： 中原油田： 河南油田： 長慶油田： 四川油田：HKd0014

26、91.04566.1 HKd00184.00504.1 HKd001166.03110.0 HKd00133.087.0 HKd001329.06101.2 HKd000464.04025.5 1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性712.2.測(cè)井解釋法測(cè)井解釋法四、地層可鉆性的預(yù)測(cè)方法四、地層可鉆性的預(yù)測(cè)方法（1）抗壓強(qiáng)度與聲波測(cè)井資料的相關(guān)關(guān)系）抗壓強(qiáng)度與聲波測(cè)井資料的相關(guān)關(guān)系dshcEV )0035. 00045. 0(22222)43(spspsdvvvvvEVsh泥質(zhì)含量，小數(shù)，由伽瑪測(cè)井資料獲取。1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性722.2.測(cè)井解釋法測(cè)井解釋法四、地層可鉆性的預(yù)測(cè)

27、方法四、地層可鉆性的預(yù)測(cè)方法3300855.40tc285. 095. 048,01. 0RR（1）抗壓強(qiáng)度與聲波時(shí)差的相關(guān)關(guān)系）抗壓強(qiáng)度與聲波時(shí)差的相關(guān)關(guān)系1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性732.2.測(cè)井解釋法測(cè)井解釋法四、地層可鉆性的預(yù)測(cè)方法四、地層可鉆性的預(yù)測(cè)方法（2）壓入硬度與聲波時(shí)差的相關(guān)關(guān)系）壓入硬度與聲波時(shí)差的相關(guān)關(guān)系tye017. 067741496. 097. 024,01. 0RR1.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性742.2.測(cè)井解釋法測(cè)井解釋法四、地層可鉆性的預(yù)測(cè)方法四、地層可鉆性的預(yù)測(cè)方法（3）可鉆性級(jí)值與聲波時(shí)差的相關(guān)關(guān)系）可鉆性級(jí)值與聲波時(shí)差的相關(guān)關(guān)系tdeK

28、0054. 0697.1722. 0R94. 0R78,01. 01.2 1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性75第一講第一講 巖石可鉆性與研磨性巖石可鉆性與研磨性1.1 巖石的分類與組織特征巖石的分類與組織特征1.2 巖石可鉆性巖石可鉆性1.3 巖石研磨性巖石研磨性1.4 巖石脆塑性巖石脆塑性76一、巖石研磨性的概念一、巖石研磨性的概念 在工具破碎巖石的同時(shí)，工具也受到磨損。巖石磨損工具能力稱為在工具破碎巖石的同時(shí)，工具也受到磨損。巖石磨損工具能力稱為巖石的研磨性。巖石的研磨性。 巖石研磨性在鉆井工程中的應(yīng)用：巖石研磨性在鉆井工程中的應(yīng)用： 預(yù)測(cè)鉆頭壽命預(yù)測(cè)鉆頭壽命 鉆頭設(shè)計(jì)鉆頭設(shè)計(jì) 鉆頭選型和鉆進(jìn)

29、參數(shù)優(yōu)選鉆頭選型和鉆進(jìn)參數(shù)優(yōu)選 制定材料消耗定額和編制工程與預(yù)算制定材料消耗定額和編制工程與預(yù)算1.3 1.3 巖石研磨性巖石研磨性77一、巖石研磨性的概念一、巖石研磨性的概念1.3 1.3 巖石研磨性巖石研磨性2.2.巖石對(duì)工具的磨損作用巖石對(duì)工具的磨損作用 （1）摩擦磨損）摩擦磨損 兩個(gè)相互接觸的物體，在外力作用下發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在接觸面上產(chǎn)兩個(gè)相互接觸的物體，在外力作用下發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在接觸面上產(chǎn)生局部壓碎、剪切、梨溝、熱損傷、疲勞破壞等而造成的物質(zhì)損失。生局部壓碎、剪切、梨溝、熱損傷、疲勞破壞等而造成的物質(zhì)損失。（2 2）沖蝕磨損）沖蝕磨損 含有硬質(zhì)顆粒的液體束沖擊工具表面所造成的磨損含

30、有硬質(zhì)顆粒的液體束沖擊工具表面所造成的磨損。 783. 3. 影響巖石研磨性的因素影響巖石研磨性的因素 （1 1）礦物顆粒的硬度）礦物顆粒的硬度 組成巖石的礦物顆粒的硬度越大，巖石研磨性越強(qiáng)。組成巖石的礦物顆粒的硬度越大，巖石研磨性越強(qiáng)。 晶質(zhì)巖石的研磨性與其組成礦物的硬度成正比。晶質(zhì)巖石的研磨性與其組成礦物的硬度成正比。 碎屑巖的研磨性與其石英含量成正比。碎屑巖的研磨性與其石英含量成正比。 一、巖石研磨性的概念一、巖石研磨性的概念1.3 1.3 巖石研磨性巖石研磨性79（2 2）顆粒粗糙度）顆粒粗糙度 巖石顆粒越細(xì)，研磨性越弱；巖石顆粒越粗大，研磨性性越強(qiáng)。巖石顆粒越細(xì)，研磨性越弱；巖石顆粒

31、越粗大，研磨性性越強(qiáng)。3. 3. 影響巖石研磨性的因素影響巖石研磨性的因素一、巖石研磨性的概念一、巖石研磨性的概念1.3 1.3 巖石研磨性巖石研磨性80（3 3）膠結(jié)強(qiáng)度）膠結(jié)強(qiáng)度 對(duì)碎屑巖，礦物組成相同時(shí)，膠結(jié)越弱，巖石研磨性越強(qiáng)。對(duì)碎屑巖，礦物組成相同時(shí)，膠結(jié)越弱，巖石研磨性越強(qiáng)。3. 3. 影響巖石研磨性的因素影響巖石研磨性的因素一、巖石研磨性的概念一、巖石研磨性的概念1.3 1.3 巖石研磨性巖石研磨性813. 3. 影響巖石研磨性的因素影響巖石研磨性的因素 （4 4）礦物組成）礦物組成 有軟硬不同的幾種礦物組成的巖石，其研磨性比單一礦物組成的巖石有軟硬不同的幾種礦物組成的巖石，其研磨性比單一礦物組成的巖石大。結(jié)晶礦物比非結(jié)晶礦物的研磨性為大，如石英的研磨性約為硬度相近大。結(jié)晶礦物比非結(jié)晶礦物的研磨性為大，如石英的研磨性約為硬度相近的燧石的兩倍。的燧石的兩倍。 （5 5）技術(shù)條件）技術(shù)條件 磨損速度與正壓力和摩擦速度成正比；磨損速度與正壓力和摩擦速度成正比； 磨損體積與摩擦路程成正比磨損體積與摩擦路程成正比 有效冷卻和潤滑，磨損速度降低有效冷卻和潤滑，磨損速度降低 一、巖石研磨性的概念一、巖石研磨性的概念1.3 1.3 巖石研磨性巖石研磨性821. 1. 鋼桿鉆磨法（巴?。╀摋U鉆磨法（巴?。?試驗(yàn)設(shè)備：臺(tái)鉆；試驗(yàn)設(shè)備：