石油地质-地层岩石

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1、岩石岩石的基础知识岩石的力学性质影响岩石力学性质的因素岩石的研磨性岩石的可钻性岩石基础知识地球地壳：由富含硅和铝的硅酸盐所组成的一层薄薄的固体硬壳，平均厚度35km,体积0.3%地幔:莫霍面以下至2900mkm,体积占83.4%,重量占２／３。地核：2900m以下，体积占16%,重量占１／３地壳的组成岩浆岩变质岩沉积岩岩浆岩、变质岩占地表面积的25%，而沉积岩占地表面积的75%。世界上大多数的石油和天然气都储集在沉积岩中。岩浆岩岩浆岩：由岩浆作用形成的岩石。岩浆作用：从岩浆的形成、活动、直至冷凝的全过程。常见的岩浆岩花岗岩玄武岩橄榄岩变质岩变质岩：由

2、变质作用而生成的岩石。变质作用：已经形成的岩浆岩、沉积岩由于高温、高压的作用，或由于外来物质的加入，在固体状态下，改变了原来的成分、结构和构造，变成新的岩石的作用。常见的变质岩大理石、石英岩、片岩、板岩沉积岩沉积岩：在地壳表层常温常压下，主要由风化作用、生物作用、及某些火山作用的产物，经过搬运、沉积和成岩的作用而形成的岩石。风化作用物理风化(温度、风、水、海洋、冰川）化学风化（氧化、水化、溶解、水解）生物风化（动植物的腐烂作用）沉积岩的分类碎屑岩：由母岩机械风化破碎而成的碎屑物质经压紧、胶结而成的岩石。粘土岩：由粘土矿物组成的岩石。碳酸盐岩：由方解石

3、、白云石等碳酸岩矿物所组成的岩石。浊积岩：由浊流沉积作用形成的一种特殊的碎屑沉积岩。沉积岩的微观结构碎屑岩=碎屑+胶结物胶结物泥质钙质（方解石）铁质（褐铁矿、黄铁矿）硅质（石英）胶结类型：接触胶结、孔隙胶结、基底胶结岩石结构物理模型骨架颗粒孔隙孔喉碎屑岩石的胶结形式接触胶结孔隙胶结基底胶结典型的沉积岩碎屑岩砾石、砂岩、粉沙岩粘土岩高岭石、蒙脱石、伊利石（泥岩、页岩）碳酸岩石灰岩、白云岩浊积岩岩石的宏观结构岩石的组织以结构和构造为其主要特征岩石的结构：由组成岩石的微晶或碎屑岩的相互空间分布情况所决定组织特征。岩石的构造：层理、片理、孔隙。层理、片理层理

4、：在垂直方向上岩石组成方向上的变化情况。层理的形成主要取决于下列原因：成份相同时颗粒的交替和某些矿物颗粒在一定方向上的变化，不同成分颗粒的交替和某些矿物颗粒在一定方向上的指向。片理：岩石沿平行平面分裂为薄片的能力。裂缝、各向异性裂缝：岩层在沉积过程中出现的孔隙、洞穴、裂缝。岩石的不均匀性和各向异性：岩石中矿物颗粒、碎屑、孔洞和裂隙的尺寸分配和方向排列情况都具有偶然性，决定了岩石的不均匀性和各向异性。岩石空隙度、密度、深度、强度的关系岩石的力学性质岩石力学性质：岩石的变形特性和强度特性变形特性全应力-应变曲线衡量岩石力学性质的参数弹性、塑性、韧性、强度

5、屈服应力.强度极限OA段：曲线稍向上凹，反映岩石试件内部裂隙逐渐被压密。AB段：随着岩石内裂隙被压密，它的斜率为常数或接近于常数，其斜率定义为岩石的杨氏弹性模量E。BC段：随着荷载的继续增大，变形和荷载呈非线性关系，裂隙进入不稳定发展状态，这是破坏的先行阶段。应力－应变曲线的斜率随着应力的增加而逐渐地减小到零，曲线向下凹，岩石中引起不可逆变化。变形特性发生弹性到延性行为过渡的点B，通常称为屈服点，而相应的应力称为屈服应力。最高点C的应力称为强度极限（如为单轴试验便称为单轴抗压强度）。CD段：曲线下降，是由于裂隙发生了不稳定传播，新的裂隙分叉发展，使岩

6、石开始解体。CD段以脆性性态为其特征。变形特性岩石的弹性常数杨氏弹性模量：E剪切弹性模量：G=E/2(1+)体积弹性模量：K=E/3(1+)泊松比：横向应变与纵向应变之比简单应力条件下岩石的强度简单应力状态单轴抗压强度、抗拉强度、抗剪强度大小比较抗压强度>抗剪强度>抗弯强度>抗拉强度以上数据由实验测定，测定时对岩石的制备有一定的要求强度实验单轴抗压强度实验单轴抗拉强度实验岩石P压力P压力钢垫板复杂应力条件下的强度（a):常规三轴实验（b)：三面压缩（三液缸、真三维）（c):液压作用下的压扭（d)：液压作用下两面柱塞压缩常规三轴实验结果在室温条件

7、下，对于所有的岩石，当围压增大时，其强度增大，但所增大的倍数，对于不同类型的岩石是不一样的。随着围压增大，岩石表现出从脆性到塑性的转变，并且围压越大，岩石破坏前所呈现的塑性也越大。实验结果对破岩的意义对于深井钻井说来，研究岩石从脆性到塑性的转变点具有很重要的实际意义。因为脆性破坏和塑性破坏是两种从本质上不相同的破坏，所以破碎这两种状态下的岩石需要分别应用不同的破碎工具（不同结构的钻头类型），采用不同的破碎方式（冲击、压碎、挤压、剪切或切削、磨削等）以及不同的破碎合理组合（钻压、转数及水力参数等）。岩石的硬度及塑性系数硬度：一种物体抵抗另一种物体浸入的

8、能力，具体度量为岩石发生局部破碎时（形成破碎坑）作用于单位面积上的力，即：Py=P/SPy：岩石硬度（Ｐa）