岩石力学大作业11755

1、岩石力学大作业姓名：班级：学号：2010年4月18日一、作业题目结合所学的岩石力学课程及相关知识，利用给出的测井数据，对地层力学参数、地应力、地层坍塌压力与破裂压力进行分析计算，作出地层力学参数、地应力、地层坍塌、破裂压力剖面，形成结课作业报告。二、 已知条件1) 地层测井数据（见附表）；2) 地层孔隙压力当量密度为1.03g/cm3；3) 上覆主应力在3000m处地层当量密度为2.23g/cm3；4) 地应力实测值：在3025m处实测水平最大主应力大约59MPa，水平最小主应力大约49Mpa；5) 测井过程中钻井液密度为1.35g/cm3；6) 岩心抗压强度试验结果：井深（m）围压值（Mpa

2、）破坏强度（Mpa）3030016.125106.53110022.630127.1三、作业设计求解1. 利用自然伽马测井数据简单分析地层岩性，合理设定或求取Biot系数（1）根据自然伽玛测井数据，由公式（1）、（2）可计算出不同井深处岩石的泥质含量。 （1） （2）式中，泥质的体积含量；IGR泥质含量指数；GR，GRmin，GRmax分别表示目的层的、纯砂岩层的和纯泥岩层的自然伽玛读数值，这里取GRmin =30，GRmax=140。GUCR希尔奇指数，对于第三系地层取3.7，老地层取2。这里取GCUR=3.7。以井深3000m处的测井数据为例进行计算：H=3000m，GR=91.866 由

3、此可以得到地层泥质含量随井深变化的曲线(具体计算数据见附表一)：关于Biot系数的设定：当；。（具体数据见附表一）（2）岩性分析：由声波时差测井和自然伽马测井数据简单分析，可知该测段地层主要为含泥质砂岩，泥质含量Vcl主要分布在0.250.40，泥质含量较少，孔渗特性较好。2. 利用测井数据计算分析地层的弹性模量、泊松比（1）由声波时差数据算出纵、横声波速度，然后求出，。并通过动静得到：，。（km/s） （3） （4） （5） （6） （7）式中，、 分别为纵波速度与横波速度。 、动态、静态弹性模量； 、 动态、静态泊松比。以井深3000m处的测井数据为例进行计算：tp=88.341us/ft

4、，=2.3914g/cm3通过单位换算1ft=0.3048m，1us=10-6s且Vp=1tp可得，Vp= 3.450266581km/s, 由此可得，随井深变化的曲线：（具体数据见附表二）（2）地层弹性模量，泊松比分析：该段地层主要为含泥质砂岩，其弹性模量和泊松比相对于其他岩性岩石而言处于中等水平，较不易变形，地层稳定，钻后井壁稳定性较好。3.利用测井数据计算粘聚力、内摩擦角与地层抗拉强度的连续剖面。已知：岩心抗压强度试验结果：井深（m）围压值（Mpa）破坏强度（Mpa）3030016.125106.53110022.630127.1取井深为3030m的试验数据，代入莫尔库伦准则：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，由井深为3110m处岩心的试验数据可得C2=6.0545368332=33.64°（1）将C1，C2以及井深分别为3030m和3110m处的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 取两者平均值得A=0.005565425将求取的A代入公式，并代入相关的测井和计算数据，可以得到粘聚力C的连续剖面：（具体数据见附表三）（2）内摩擦角和粘聚力存在线性关系：将C1=4.2333255671=34.52°和C2=6.0545368332=33.64°代入上式，可求得a=36.5655213b=-0.4831949将a，b代入线性关系中，并代入C值，可得到内摩擦角的连续剖面（具体数据见附表三

7、）：（3）地层单轴抗拉强度计算公式如下：代入粘聚力和内摩擦角的连续剖面，可得到地层单轴抗压强度USC的连续剖面（具体数据见附表三）：地层抗压强度计算公式如下：由此可以得到地层抗压强度连续剖面：（具体数据见附表三）4.计算地应力（1）上覆岩层压力的计算上覆岩层压力梯度一般分段计算，密度和岩性接近的层段作为一个沉积层，即 当井深为3000m时，上覆岩层主应力在该处的地层当量密度为2.23g/cm3 ，取g=9.81m/s2H=3000m， H=3001m， 同理，可得到该井段各处上覆岩层压力。由此可以做出上覆地层应力剖面（具体数据见附表四）：（2）水平主应力的计算（使用黄荣樽法（六五）：已知：地应

8、力实测值：在3025m处实测水平最大主应力大约59MPa，水平最小主应力大约49MPa。，将以上数据代入下面公式：1=0.461317793，2= 0.230275297将求得构造应力系数代入公式，并代入相关测井和计算数据，可得水平最大和最小主地应力（具体数据见附表四）5.地层坍塌压力和破裂压力计算（1）坍塌压力：保持井壁稳定的坍塌压力公式 式中, 以井深为3000m的数据为例进行计算:同理可得其它井深处的坍塌压力。由此可得地层坍塌压力剖面（具体数据见附表五）：（2）破裂压力计算公式：以井深3000m处的数据为例进行计算：同理可得其它井深处的破裂压力。由此可得地层破裂压力剖面（具体数据见附表五）：由以上两图，