巖石的可鉆性及其分級
作者:admin 發(fā)布日期:2020-05-08
概述
巖石的可鉆性就是在一定技術(shù)條件下鉆進(jìn)巖石的難易程度.也可以說是鉆進(jìn)時巖石抵抗破碎的能力。
目前,在巖心鉆探中衡量可鉆性的指標(biāo)有二:
- 機(jī)械鉆速:以每小時進(jìn)尺米數(shù)為指標(biāo)(指純鉆進(jìn)時間);
- 一次提鉆長度:以每回次進(jìn)尺數(shù)為指標(biāo)。對軟巖石來說,由于巖心的采取而受到限制;對硬巖石來說,該指標(biāo)主要是指鉆頭在孔底的工作壽命。
我國巖心鉆探采用的是12級巖石分類,如表 2- 15所示。目前, 金剛石鉆進(jìn)已普遍推廣,因此,制訂出了金剛石鉆進(jìn)的巖石分級(見表 2- 16,表 2- 17,表 2- 18)。
巖石的可鉆性劃分
地質(zhì)勘探鉆進(jìn)工作中,經(jīng)常用以下方法來劃巖石的可鉆性級別。
- 刻劃對比法
刻劃對比法是比較粗略的,但操作簡單易行。具體指標(biāo)如下:
(1)大拇指甲:刻劃1~3級的巖石礦物; (2)鐵刀:刻劃3~4級的巖石礦物;
(3)普通鋼刀:刻劃4~5級的巖石礦物; (4)銼刀:刻劃5~6級的巖石礦物;
(5)合金刀:刻劃7~8級的巖石礦物。
- 巖石力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分級
按巖石力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分級是采用單一的巖石力學(xué)性質(zhì)來劃分巖石的可鉆性級別。如按壓入硬度值把巖石分成6類12級(表 1- 6),
也可據(jù)擺球的回彈次數(shù)(巖石動力硬度)把巖石分成12級(表 1- 14)。
表 1- 14 按擺球硬度計的回彈次數(shù)對巖石的可鉆性分級表
巖石級別 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
回彈次數(shù) |
≤14 |
15~ |
30~ |
45~ |
55~ |
65~ |
75~ |
85~ |
95~ |
105~ |
≥125 |
|
|
29 |
44 |
54 |
64 |
74 |
84 |
94 |
104 |
125 |
|
- 按機(jī)械鉆速分級
按機(jī)械鉆速分級的方法。是在規(guī)定的設(shè)備、工具和技術(shù)規(guī)范條件下進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)際鉆進(jìn),以所得的純鉆進(jìn)速度作為巖石可鉆性的分級指標(biāo)。同時,考慮到由于巖石的研磨性造成的鉆進(jìn)速度逐漸降低,使回次鉆進(jìn)長度縮短,故在分級指標(biāo)中,一并列入回次長度值作為輔助性指標(biāo)。
我國自1958年以來所采用的巖石分級表就是在大量實(shí)際鉆進(jìn)資料統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上得出來的(表 1- 15)。它與鉆探生產(chǎn)定額等指標(biāo)的一致性較好,對促進(jìn)鉆探生產(chǎn)曾起到了積極的作用。
表 1- 15 1958 年以來所采用的巖石分級表
巖石等級 |
巖石類別 |
代表性巖石 |
可鉆性 |
回次長度/m |
Ⅰ |
松軟松散 |
次生土、壤土、矽藻土 |
/m·h-1 7.50 |
2.80 |
|
的 |
|
|
|
Ⅱ |
松軟松散 |
黃土;粘土、冰 |
4.00 |
2.40 |
|
的 |
|
||
Ⅲ |
軟的 |
風(fēng)化變質(zhì)的頁巖、千枚巖、泥灰?guī)r、 |
2.45 |
2.00 |
|
|
褐煤、煙煤 |
|
|
Ⅳ |
較軟的 |
葉巖類、較致密泥灰?guī)r、巖鹽、火山 |
1.60 |
1.70 |
|
|
凝灰?guī)r |
|
|
Ⅴ |
稍硬的 |
泥質(zhì)板巖、細(xì)粒石灰?guī)r、蛇蚊巖、純 |
1.15 |
1.50 |
|
|
橄欖巖、無煙煤 |
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Ⅵ |
中等硬度 |
微矽化石灰?guī)r、千枚巖、石英云母片 |
0.82 |
1.30 |
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|
巖、輝長巖 |
|
|
Ⅶ |
中等硬度 |
矽質(zhì)石灰?guī)r、石英二長巖、含長石石 |
0.57 |
1.10 |
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|
英砂巖、角閃石斑巖、玢巖 |
|
|
Ⅷ |
硬的 |
矽卡巖、千枚巖、微風(fēng)化的花崗巖 |
0.38 |
0.85 |
Ⅸ |
硬的 |
高矽化的石灰?guī)r、粗粒的花崗巖、矽 |
0.25 |
0.65 |
|
|
化凝灰?guī)r |
|
|
Ⅹ |
堅硬的 |
細(xì)粒花崗巖、花崗片麻巖、堅硬的石 |
0.15 |
0.50 |
|
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英偉晶巖 |
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Ⅺ |
堅硬的 |
剛玉巖、石英巖、含鐵碧玉巖 |
0.09 |
0.32 |
Ⅻ |
最堅硬的 |
未風(fēng)化致密的石英巖、碧玉巖、燧石 |
0.05 |
0.16 |
隨著技術(shù)條件(設(shè)備.鉆進(jìn)方法與工具等).技術(shù)水平(鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)的最佳配合.沖洗介質(zhì)性能及工人操作水平等)的改變,各類巖石的實(shí)鉆指標(biāo)(可鉆性等級)的絕對值和相對關(guān)系都會發(fā)生變化。特別是繩索
取芯鉆進(jìn)方法的普及和反循環(huán)連續(xù)取芯鉆進(jìn)方法的出現(xiàn),使原分
級表中的回次長度指標(biāo)基本失去意義。因此:巖石可鉆性按純鉆進(jìn)速度的分級表,每隔幾年就要進(jìn)行一次修訂。原地質(zhì)礦產(chǎn)部曾制定了適合于金剛石鉆進(jìn)的巖石可鉆性分級表,如表 1- 16 所列。
- 微鉆法
采用模擬的微型孕鑲金剛石鉆頭,按一定的規(guī)程,對巖心進(jìn)行鉆進(jìn)試驗。我國原地質(zhì)礦產(chǎn)部的規(guī)范是以微鉆的平均鉆速作為巖石可鉆性指標(biāo),其分級情況如表 1- 17所列。而原石油部1987年頒布的巖石可鉆性分級辦法是用微鉆在巖樣上鉆三個孔深2.4mm的孔,取三個孔鉆進(jìn)時間的平均值為鉆時t,對下式的結(jié)果取整后作為該巖樣的可鉆性級別Kd,據(jù)此值可把各油田地層的可鉆性分成10個等級,等級越高
的巖石越難鉆。
Kd = log2 t
表 1- 16 金剛石鉆進(jìn)的巖石可鉆性分級表
巖石級別 |
鉆進(jìn)時效(m/h) 金剛石 硬合金 |
代表性巖石舉例 |
1~4 |
>3.90 |
粉砂質(zhì)泥巖,碳質(zhì)頁巖,粉砂巖,中粒砂巖,
透閃巖,煌斑巖 |
5 |
2.90~3.60 2.50 |
硅化粉砂巖,滑石透閃巖,橄欖大理巖,白色
大理巖,石英閃長玢巖,黑色片巖 |
6 |
2.30~3.10 2.00 |
黑色角閃斜長片麻巖,白云斜長片麻巖,黑云
母大理巖,白云巖,角閃巖,角巖 |
7 |
1.90~2.60 |
1.40 |
白云斜長片麻巖,石英白云石大理巖,透輝石 化閃長玢巖,混合巖化淺粒巖,黑云角閃斜長巖,透輝石巖,白云母大理巖,蝕變石英閃長玢巖,黑云角石英片巖 |
8 |
1.50~2.10 |
0.80 |
花崗巖,矽卡巖化閃長玢巖,石榴石矽卡巖, |
|
|
|
石英閃長玢巖,石英角閃巖,黑云母斜長角閃 |
|
|
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巖,混合偉晶巖,黑云母花崗巖,斜長閃長巖, |
|
|
|
混合片麻巖 |
9 |
1.10~1.70 |
|
混合巖化淺粒巖,花崗巖,斜長角閃巖,混合閃長 巖,鉀長偉晶巖,橄欖巖,斜長混合巖,閃長玢 |
|
|
|
巖,石英閃長玢巖,似斑狀花崗巖,斑狀花崗 |
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|
閃長巖 |
10 |
0.80~1.20 |
|
硅化大理巖,矽卡巖,鈉長斑巖,斜長巖,花 |
|
|
|
崗巖,石英巖,硅質(zhì)凝灰砂礫巖 |
11 |
0.50~0.90 |
|
凝灰?guī)r,熔凝灰?guī)r,石英角巖,英安巖 |
12 |
<0.60 |
|
石英角巖,玉髓,熔凝灰?guī)r,純石英巖 |
表 1- 17 按微鉆的平均鉆速對巖石可鉆性分級表
巖石級別 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
微鉆鉆速(mm/min) |
216~ |
135~ |
85~ |
53~ |
34~ |
21~ |
14~ |
9~ |
6~ |
≤5 |
259 |
259 |
215 |
134 |
84 |
52 |
33 |
20 |
13 |
8 |