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文檔簡介

1、巖石力學大作業(yè)姓名:班級:學號:2010年4月18日一、作業(yè)題目結合所學的巖石力學課程及相關知識,利用給出的測井數(shù)據(jù),對地層力學參數(shù)、地應力、地層坍塌壓力與破裂壓力進行分析計算,作出地層力學參數(shù)、地應力、地層坍塌、破裂壓力剖面,形成結課作業(yè)報告。二、 已知條件1) 地層測井數(shù)據(jù)(見附表);2) 地層孔隙壓力當量密度為1.03g/cm3;3) 上覆主應力在3000m處地層當量密度為2.23g/cm3;4) 地應力實測值:在3025m處實測水平最大主應力大約59MPa,水平最小主應力大約49Mpa;5) 測井過程中鉆井液密度為1.35g/cm3;6) 巖心抗壓強度試驗結果:井深(m)圍壓值(Mpa

2、)破壞強度(Mpa)3030016.125106.53110022.630127.1三、作業(yè)設計求解1. 利用自然伽馬測井數(shù)據(jù)簡單分析地層巖性,合理設定或求取Biot系數(shù)(1)根據(jù)自然伽瑪測井數(shù)據(jù),由公式(1)、(2)可計算出不同井深處巖石的泥質含量。 (1) (2)式中,泥質的體積含量;IGR泥質含量指數(shù);GR,GRmin,GRmax分別表示目的層的、純砂巖層的和純泥巖層的自然伽瑪讀數(shù)值,這里取GRmin =30,GRmax=140。GUCR希爾奇指數(shù),對于第三系地層取3.7,老地層取2。這里取GCUR=3.7。以井深3000m處的測井數(shù)據(jù)為例進行計算:H=3000m,GR=91.866 由

3、此可以得到地層泥質含量隨井深變化的曲線(具體計算數(shù)據(jù)見附表一):關于Biot系數(shù)的設定:當;。(具體數(shù)據(jù)見附表一)(2)巖性分析:由聲波時差測井和自然伽馬測井數(shù)據(jù)簡單分析,可知該測段地層主要為含泥質砂巖,泥質含量Vcl主要分布在0.250.40,泥質含量較少,孔滲特性較好。2. 利用測井數(shù)據(jù)計算分析地層的彈性模量、泊松比(1)由聲波時差數(shù)據(jù)算出縱、橫聲波速度,然后求出,。并通過動靜得到:,。(km/s) (3) (4) (5) (6) (7)式中,、 分別為縱波速度與橫波速度。 、動態(tài)、靜態(tài)彈性模量; 、 動態(tài)、靜態(tài)泊松比。以井深3000m處的測井數(shù)據(jù)為例進行計算:tp=88.341us/ft

4、,=2.3914g/cm3通過單位換算1ft=0.3048m,1us=10-6s且Vp=1tp可得,Vp= 3.450266581km/s, 由此可得,隨井深變化的曲線:(具體數(shù)據(jù)見附表二)(2)地層彈性模量,泊松比分析:該段地層主要為含泥質砂巖,其彈性模量和泊松比相對于其他巖性巖石而言處于中等水平,較不易變形,地層穩(wěn)定,鉆后井壁穩(wěn)定性較好。3.利用測井數(shù)據(jù)計算粘聚力、內(nèi)摩擦角與地層抗拉強度的連續(xù)剖面。已知:巖心抗壓強度試驗結果:井深(m)圍壓值(Mpa)破壞強度(Mpa)3030016.125106.53110022.630127.1取井深為3030m的試驗數(shù)據(jù),代入莫爾庫倫準則:1=3(c

5、ot(45-2)2+2Ccot(45-2)有16.1=0×(cot(45-2)2+2Ccot(45-2)106.5=25×(cot(45-2)2+2Ccot(45-2) 解得,C1=4.2333255671=34.52°同理,由井深為3110m處巖心的試驗數(shù)據(jù)可得C2=6.0545368332=33.64°(1)將C1,C2以及井深分別為3030m和3110m處的d,Vp,Vcl井深(m)密度(g/cm3)Vp(km/s)udVclC(Mpa)30302.3493.1817280290.3029776510.2595316844.233325567311

6、02.33843.1176801510.3081418210.3751426856.054536833代入公式,求得,A1=0.004521431A2=0.00660942 取兩者平均值得A=0.005565425將求取的A代入公式,并代入相關的測井和計算數(shù)據(jù),可以得到粘聚力C的連續(xù)剖面:(具體數(shù)據(jù)見附表三)(2)內(nèi)摩擦角和粘聚力存在線性關系:將C1=4.2333255671=34.52°和C2=6.0545368332=33.64°代入上式,可求得a=36.5655213b=-0.4831949將a,b代入線性關系中,并代入C值,可得到內(nèi)摩擦角的連續(xù)剖面(具體數(shù)據(jù)見附表三

7、):(3)地層單軸抗拉強度計算公式如下:代入粘聚力和內(nèi)摩擦角的連續(xù)剖面,可得到地層單軸抗壓強度USC的連續(xù)剖面(具體數(shù)據(jù)見附表三):地層抗壓強度計算公式如下:由此可以得到地層抗壓強度連續(xù)剖面:(具體數(shù)據(jù)見附表三)4.計算地應力(1)上覆巖層壓力的計算上覆巖層壓力梯度一般分段計算,密度和巖性接近的層段作為一個沉積層,即 當井深為3000m時,上覆巖層主應力在該處的地層當量密度為2.23g/cm3 ,取g=9.81m/s2H=3000m, H=3001m, 同理,可得到該井段各處上覆巖層壓力。由此可以做出上覆地層應力剖面(具體數(shù)據(jù)見附表四):(2)水平主應力的計算(使用黃榮樽法(六五):已知:地應

8、力實測值:在3025m處實測水平最大主應力大約59MPa,水平最小主應力大約49MPa。,將以上數(shù)據(jù)代入下面公式:1=0.461317793,2= 0.230275297將求得構造應力系數(shù)代入公式,并代入相關測井和計算數(shù)據(jù),可得水平最大和最小主地應力(具體數(shù)據(jù)見附表四)5.地層坍塌壓力和破裂壓力計算(1)坍塌壓力:保持井壁穩(wěn)定的坍塌壓力公式 式中, 以井深為3000m的數(shù)據(jù)為例進行計算:同理可得其它井深處的坍塌壓力。由此可得地層坍塌壓力剖面(具體數(shù)據(jù)見附表五):(2)破裂壓力計算公式:以井深3000m處的數(shù)據(jù)為例進行計算:同理可得其它井深處的破裂壓力。由此可得地層破裂壓力剖面(具體數(shù)據(jù)見附表五):由以上兩圖,

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