4[海底巖石與鉆頭破巖]海洋鉆井工程-wenkub
2023-03-18 00:41:10 本頁(yè)面
【正文】 楊氏彈性模量 E。1海 洋 石 油 工 程李瑋 博士、副教授Tel:13936811904Email:1目目 錄錄 1. 海上鉆井發(fā)展?fàn)顩r及環(huán)境特點(diǎn)2. 海上鉆井裝置3. 海上鉆井主要系統(tǒng)4. 海底巖石與鉆頭破巖5. 井眼軌道設(shè)計(jì)與控制6. 優(yōu)選參數(shù)鉆井7. 海洋鉆井壓力預(yù)測(cè)與控制 8. 海上鉆井工藝技術(shù)本章主要內(nèi)容一、海底 巖石的力學(xué)性質(zhì)巖石的力學(xué)性質(zhì)二、海底二、海底 巖石的研磨性與可鉆性巖石的研磨性與可鉆性三、三、 刮刀鉆頭及其破巖原理刮刀鉆頭及其破巖原理四、四、 牙輪鉆頭及其破巖原理牙輪鉆頭及其破巖原理五、五、 金剛石鉆頭及其破巖原理金剛石鉆頭及其破巖原理一、海底巖石的力學(xué)性質(zhì)一、海底巖石的力學(xué)性質(zhì)水龍頭方鉆桿轉(zhuǎn) 盤鉆鉆 桿桿扶正器扶正器鉆鉆 鋌鋌鉆鉆 頭頭頂驅(qū)一、海底巖石的力學(xué)性質(zhì)一、海底巖石的力學(xué)性質(zhì)巖石的力學(xué)性質(zhì)變形特征強(qiáng)度特征自生石英晶體 ,溶孔中絨球狀綠泥石一、海底巖石的力學(xué)性質(zhì)一、海底巖石的力學(xué)性質(zhì)變形特征變形特征 :指巖石在各種載荷作用下的變形規(guī)律 (包括巖石的彈性變形、塑性變形、粘性流動(dòng)和破壞規(guī)律 )。 (一一 )、巖石的應(yīng)力、巖石的應(yīng)力 應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線BC段： B點(diǎn)為屈服極限，是巖樣彈性行為到塑性行為過(guò)渡的點(diǎn)。卸載不能完全恢復(fù)，存在永久變形。實(shí)驗(yàn)要求測(cè)量方法 間接抗拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)直接抗拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)巖石抗拉伸強(qiáng)度 破裂從圓的中心開始 ,沿加載直徑向上下擴(kuò)展。?? O 莫爾應(yīng)力圓包絡(luò)線τσ0庫(kù)侖 — 莫爾強(qiáng)度理論卡爾曼在室溫下的試驗(yàn)結(jié)果（應(yīng)力 應(yīng)變曲線）三軸試驗(yàn)的應(yīng)力－應(yīng)變曲線（圖中有 X者為脆性破壞）?3 = 3260 bar?3 = 1650 bar?3 = 850 bar?3 = 500 bar?3 = 235 bar?3 = 0應(yīng)變 ∑ z，％（大理巖）(?1－ ?3)，bar應(yīng)變 ∑ z，％（砂巖）?3＝ 2175 bar?3＝ 1550 bar?3＝ 555 bar?3＝ 275 barX?3＝ 0(?1－ ?3)，bar6000400030002023100060004000300020231000X X0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 (四四 )、三軸應(yīng)力作用下巖石機(jī)械性質(zhì)的變化、三軸應(yīng)力作用下巖石機(jī)械性質(zhì)的變化兩兩方方面面顯顯著著變變化化隨著圍壓的增大，巖石強(qiáng)度極限增大。(四四 )、三軸應(yīng)力作用下巖石機(jī)械性質(zhì)的變化、三軸應(yīng)力作用下巖石機(jī)械性質(zhì)的變化巖心試樣力學(xué)參數(shù)的測(cè)試結(jié)果 巖石的硬度（抗壓入強(qiáng)度）：巖石抵抗外力壓入的能力 平底圓柱壓模壓入巖石時(shí)，在壓頭下的巖體中發(fā)展了軸對(duì)稱分布的三向應(yīng)力狀態(tài)，這種應(yīng)力狀態(tài)使壓頭下巖石的強(qiáng)度會(huì)急劇增大，同時(shí)多數(shù)巖石具有塑性性質(zhì)。巖石按硬度的分類類別 軟 中軟 中硬 硬 堅(jiān)硬 極硬級(jí)別 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12硬度kbar≤11～～55～1010～1515～2020～3030～4040～5050～6060～70＞70巖石分類本章主要內(nèi)容一、海底 巖石的力學(xué)性質(zhì)巖石的力學(xué)性質(zhì)二、海底二、海底 巖石的研磨性與可鉆性巖石的研磨性與可鉆性三、三、 刮刀鉆頭及其破巖原理刮刀鉆頭及其破巖原理四、四、 牙輪鉆頭及其破巖原理牙輪鉆頭及其破巖原理五、五、 金剛石鉆頭及其破巖原理金剛石鉆頭及其破巖原理 鉆井過(guò)程中，鉆井工具和巖石產(chǎn)生接觸和摩擦，從而在破碎巖石的同時(shí)，工具本身也受到巖石的磨損而逐漸變鈍甚至損壞。中等或高研磨性巖石 由石英顆粒的含量及膠結(jié)強(qiáng)度而定，石英顆粒含量越多，粒度越粗，膠結(jié)強(qiáng)度越小，其研磨性越高；反之研磨性則低。對(duì)于鋼制工具而言，除了含有石英顆粒的巖石以外，巖石的磨蝕作用主要是以磨損的形式進(jìn)行的。研究巖石磨蝕性的意義： 巖石破碎的難易性稱為巖石的 可鉆性 ，由此把巖石分為難鉆的和易鉆的。 以 N的鉆壓， 55 rpm的轉(zhuǎn)速鉆一個(gè)深度為 （ 3/32 in）的孔，根據(jù)所需的鉆時(shí)（ s）計(jì)算出微鉆頭的鉆速。 (二二 )、巖石的可鉆性、巖石的可鉆性 當(dāng)以鉆速作為可鉆性指標(biāo)時(shí)，鉆進(jìn)的速度 V與深度 H、鉆進(jìn)時(shí)間 T之間有如下關(guān)系： 為了統(tǒng)計(jì)研究方法的需要，對(duì)鉆時(shí) T作對(duì)數(shù)變換，便可得巖石可鉆性級(jí)值（ Kd）與微鉆時(shí)之間的關(guān)系式：(二二 )、巖石的可鉆性、巖石的可鉆性油礦地層可鉆性分級(jí)和適用的鉆頭類型表 微牙輪鉆頭可鉆性級(jí)值分級(jí) (二二 )、巖石的可鉆性、巖石的可鉆性類別 軟 中 硬級(jí)別 1 2 3 4 5 6 7 9 10鉆速（米 /時(shí)） ≥ 2 2~11~~~~~~~可鉆性級(jí) 別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ Ⅹ適用鉆頭類型 JR～ R ZR～ Z ZY～ Y J～ JY本章主要內(nèi)容一、海底 巖石的力學(xué)性質(zhì)巖石的力學(xué)性質(zhì)二、海底二、海底 巖石的研磨性與可鉆性巖石的研磨性與可鉆性三、三、 刮刀鉆頭及其破巖原理刮刀鉆頭及其破巖原理四、四、 牙輪鉆頭及其破巖原理牙輪鉆頭及其破巖原理五、五、 金剛石鉆頭及其破巖原理金剛石鉆頭及其破巖原理牙輪鉆頭 PDC鉆頭 金剛石鉆頭刮刀鉆頭常用尺寸： 26 、 171/2 、 121/4 、 81/2 各種鉆頭各種鉆頭 刮刀鉆頭的結(jié)構(gòu)： 上鉆頭體、下鉆頭體（分水帽）、 刀翼、水眼?！ 」蔚躲@頭特點(diǎn)1. 刀翼結(jié)構(gòu)角刀翼結(jié)構(gòu)角刀翼結(jié)構(gòu)角刀翼結(jié)構(gòu)角刃尖角 β切削角 α刃前角 φ刃后角 ψ(一一 )、刮刀鉆頭刀翼的幾何形狀和結(jié)構(gòu)參數(shù)、刮刀鉆頭刀翼的幾何形狀和結(jié)構(gòu)參數(shù)2. 刀翼幾何形狀刀翼幾何形狀背部幾何形狀 拋物線型刀翼的厚度隨距刀刃的距離增加應(yīng)逐漸增厚，呈拋物線形。(二二 )、刮刀鉆頭破碎巖石的基本原理、刮刀鉆頭破碎巖石的基本原理 刮刀鉆頭破碎塑脆性巖石過(guò)程P(a)Th0(b)壓碎和小
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