公山庙构造岩石力学参数的测井计算

岩石力学参数包括泊松比、三个强度、三个模量等。准确计算岩石力学参数对油气田钻井、完井、开发工程等有着至关重要的作用。现今求取岩石力学参数的方法有两种，一是通过岩石力学实验测定，二是由测井资料计算得到。本文基于岩石力学三轴实验结果，利用测井资料计算了公山庙构造多口井的沙溪庙一大安寨组地层岩石力学参数，阐述了测井计算岩石力学参数的关键点和应注意的问题。研究表明，用测井资料计算该套地层的岩石力学参数是有效的，可以满足油气井工程的需要。     

南海西部岩石力学分析系统研发

南海西部存在大量易垮塌、可钻性差的复杂地层，现有商用岩石力学分析软件针对性不强、效率较低，为保障南海西部复杂地层安全快速钻进，自主研发了中海油首个岩石力学分析系统。该系统数据可视化程度高，操作简单，具有智能化数据筛选、多井参数分析对比、关键参数可沿井眼轨迹显示等功能。系统实用性较强，可用于岩石力学参数计算、井壁稳定分析、钻进参数评估、储层防砂预测分析等。现场应用表明，该系统计算精度较高，可为钻完井设计及施工提供参考依据，并可以推广到其他油田应用。     

元坝陆相地层岩石力学参数测井分析及应用

本文针对元坝陆相地层开展了岩石力学参数测井分析评价研究。以岩石力学实验室测定结果为基础,结合密度、声波时差等测井数据,经数理分析后建立了岩石力学参数测井计算模型,并应用到岩石可钻性、破裂压力、坍塌压力等工程地质参数的计算,研究成果在现场钻井中获得较好的应用效果,表明构建的岩石力学参数计算模型对具有较好的适应性,能够给钻头选型、安全钻井液密度窗口等工程参数设计提供可靠的依据。     

测井资料在岩石力学参数中的应用

从井壁力学稳定性着手，建立了井眼稳定性分析的力学模型。根据大情字井油田的钻井资料、测井资料及岩心实验结果，计算出该地区各种力学参数和地应力。该方法简单，便于现场应用，计算结果与实钻资料吻合，为该地区钻井液密度的正确选择提供了理论依据和设计方法。     

双金属复合管塑性成型有限元模拟

随着高含二氧化碳、硫化氢及元素硫等油气田的相继出现，油管、套管的腐蚀问题越来越突出，并直接影响到油气田的经济开发和安全开采。针对机械复合管塑性成型过程中的力学问题进行了有限元模拟研究，建立了模拟双金属复合管塑性成型的参数化有限元力学模型。通过有限元模拟研究，得出了双金属复合管所需的最小成型压力和成型后内外管间的结合力，分析了双金属复合管在塑性成型过程中内外管的接触压力、径向应力应变等力学特性。计算实例表明，该模型的几何尺寸、材料模型以及加载压力等参数均可以根据计算需要设定，可用于模拟不同材质和不同尺寸的双金属管在塑性成型过程中的力学特性研究。     

空气锤钻井机械比能计算方法

空气锤钻井是目前硬质岩层钻井提速提效的重要工艺,为了实时评价空气锤钻头的工作效率,提高钻井施工可控性,对空气锤钻井机械比能计算方法进行了研究。基于前人提出的机械比能相关理论,分析了空气锤钻头机械结构和钻进机理,引入冲击效率和冲击速度等参数修正完善机械比能计算模型,并提出能量传递效率η_tr,辅助分析空气锤钻井效率。根据以上理论模型,研制了空气锤钻井机械比能计算软件,可综合利用钻井参数、岩石力学参数、机械比能、能量传递效率等多种连续曲线剖面科学评估空气锤钻头的钻井效率,并采用元坝区域的钻井数据进行验证。结果表明,该计算方法得到的空气锤机械比能和能量传递效率对钻井效率的评价基本与现场实际情况相符,本文所研究的方法对评价空气锤钻井效率、优化钻井参数和钻后分析具有重要意义。     

自适应岩石力学参数测井解释模型及其在水力压裂设计中的应用

岩石力学参数是解决井壁失稳、水力压裂、出砂预测等石油工程问题的基础。提出了自适应岩石力学参数测井解释模型,解决了模型在工程实际应用中产生的区域性和层位性问题,结合改进的计算方法能更准确地预测压裂地层岩石力学参数。建立的水力压裂岩石力学参数计算方法更全面地考虑地层条件,具有更高的计算效率,适合现场进行水力裂缝几何形状模拟压裂施工优化设计及增产预测,同时也为出砂预测等石油工程问题提供基础数据。     

利用测井、压裂资料求取储层地应力的方法

地应力和破裂压力是十分重要的工程基础参数.文中利用声波、密度和自然伽马等测井资料计算出地层岩石动态力学参数;由于实际工程中采用的是岩石静态力学参数,故通过拟合的动静态参数转换关系式计算出了岩石力学静态参数;实际工程应用必须考虑构造应力,结合典型井段的压裂资料和测井资料反算出地层构造应力系数,结合地应力计算模型和破裂压力计算模型,使用VB6.0编程计算地应力.以×井3 590～3 920 m层段为例,计算出岩石力学参数、地应力和破裂压力连续剖面.该层段构造应力系数为0.462和0.586;最小水平主应力62.417～84.565MPa;最大水平主应力67.651～94.474 MPa;破裂压力75.346～93.241MPa.文中所使用的方法计算结果精度高、实用性强.     

钻具组合造斜率预测方法

根据井底最近测点数据，计算井底轨迹参数。利用下部钻具力学计算模型进行钻头力学计算。引入钻头各向异性指数和地层各向异性指数后，建立三维钻速方程，依此预测计算钻具组合的造斜率。并将该方法编制成计算机软件。实例计算表明，这种方法比较可靠。     

利用地层综合系数法评价及优选钻头

常规钻头选型或者通过钻头的实际使用效果(如钻头进尺、每米成本、机械钻速等参数)，或者通过地层岩石力学的一个或几个参数来进行，但由于钻头在井下受多种地层力学参数的影响，常规方法难以选出最适合本地区的钻头型号。阐述了一种既考虑钻头的经济效益又考虑钻头钻遇地层的岩石力学特性来进行钻头评价和选型的方法，即“地层综合系数法”，并给出了该方法的计算步骤。应用该方法既可以对钻头的预期表现进行评价，也可以进行钻头优选。     

利用测井资料进行金刚石钻头设计和选型

在弹性力学理论基础上，建立起预测岩石力学特性的数学模型以及金刚石钻头设计参数的计算模型，并利用现场测井资料对金刚石钻头设计参数（保径材料、水力结构、切削齿尺寸、布齿密度以及钻头剖面）进行了分析研究，针对地层岩性特点优化钻头设计，并相应地推荐了适用的钻头型号。现场应用表明，利用该方法设计制造的钻头能显著提高钻速，降低钻井成本，社会和经济效益显著     

渤南洼陷低孔隙度低渗透率地层岩石力学参数测井计算方法

针对胜利油田渤南洼陷低孔隙度低渗透率地层开展了岩石强度测井评价方法研究.以岩石物理学、岩石力学为理论基础,在实验室同步测试岩石强度及声波时差、密度等测井参数.经数理统计分析后建立力学参数计算模型,并将其应用到地层坍塌压力、破裂压力等井壁稳定性评价参数的计算中.与实际钻井工程资料对比表明,所构建的岩石力学参数计算模型对研究工区地层具有较好的适应性,能够给工程设计提供可靠的依据,对提高井身质量、有效保护油气层、降低钻探成本有着重要意义.     

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模拟井底应力条件测量岩石的可钻性是非常困难的，而常压下岩石可钻性与井底围压下岩石可钻性相差较大，远不能满足工程需要；章通过室内试验，建立了岩石可钻性级值与岩石力学参数的相关模型，再把井底围压下的岩石力学参数代入此模型中计算，可以得到井底应力条件下的岩石可钻性级值，通过在油气田的实际应用，取得了较好效果，能很好解决钻头选型和钻速预测这一问题。     

连续管钻机注入头驱动系统结构参数设计方法

连续管钻井是钻井技术发展的重要方向,连续管技术要满足钻井需要,要求连续管作业机注入头具有更大的功率,以适应大管径连续管的作业需求。通过对连续管注入头驱动系统进行相关力学计算,建立了注入头驱动系统关键参数优化设计方法,同时运用机械动态仿真软件RecurDyn建立了注入头链条驱动系统仿真模型,验证了优化结果的合理性。分析结果表明,参数优化后的驱动系统模型在相同的连续管线速度条件下运行平稳,各链节的晃动小;注入头驱动系统结构参数确定后,应用机械动力学仿真方法对系统动态特性进行仿真模拟可以减小设计的盲目性。     

应用弹塑性力学相关理论分析套管射孔后剩余强度

针对采用试验和ANSYS建模方法工作量大、周期长的缺点，应用圆柱壳体开小孔弹塑性力学理论建立了套管射孔后单孔应力分布理论力学模型，推导出了理论应力集中系数表达式，计算出整个圆孔周围应力分布，找到了应力集中最大点。在此基础上，考虑多孔影响（如孔密、相位角等），结合材料和应用环境的敏感系数建议值，进一步推导出了有效应力集中系数计算公式，利用该公式计算了几种不同射孔参数下的套管剩余强度，并和ANSYS的分析结果进行了对比，结果表明，该公式可以替代ANSYS软件用于计算套管剩余强度，且具有计算简便，速度快，易于现场应用等特点。     

旋转机械轴系扭转振动自振频率计算程序的使用

对旋转机械总成设计中必须进行的动态计算的重要内容之一——轴系扭转振动自振特性的计算进行了分析，对计算中的关键问题——计算力学模型的简化方法、特殊问题的处理和设计方案的调整等进行了讨论，提出了一些实用的方法。     

沥青结合料动态剪切应力——应变基本规律的BoxLucas模型及其应用

应用动态力学分析测试沥青结合料60℃时的剪切应力-应变基本规律并以BoxLucas模型描述该规律；探讨、定义基于BoxLucas模型的剪切压力-应变基本方程中各参数的力学含义；根据该方程计算沥青结合料的广义动态剪切模量，并考察此模量指标用于评价、划分结合料高温性能的适宜性。     

分层地应力描述及其在胜利油田的应用

以侧向约束应力状态作为地应力的参考应力状态，利用常规测井资料对岩石力学参数进行分析处理，采用葛氏地层应力经验关系式，建立地应力的计算模型。滨670井、滨660-665区块进行了单井分层地应力及地层岩石力学参数分析计算，用于滨670井限流压裂设计以及滨660-665区块极限注水压力的确定，取得了理想的效果。     

套损井与取心井相似井段识别及其岩石力学参数确定方法

为了确定老油田岩心样本严重匮乏的高套损率区块岩石静态弹性力学参数（静态弹性模量与泊松比）,研究了套损井与取心井相似井段识别及其岩石静态弹性力学参数确定方法。对取心井段的岩心进行岩石力学试验,通过分析该井段测井数据与岩石静态弹性力学参数的相关性,提出了基于组合模量确定静态弹性力学参数的模型;通过分析取心井与套损井测井数据的的相关性,提出了识别取心井与套损井岩石力学参数相似井段的判别准则;建立了通过识别套损井与取心井相似井段来确定套损井段岩石静态弹性力学参数的方法（SⅡM）。由试验与计算结果可知:与传统计算模型中动、静态弹性力学参数的相关性相比,考虑有效水平地应力、动态弹性力学参数的组合模量与静态弹性力学参数的相关系数分别提高了10%与20%;取心井与邻近套损井相似井段的识别标准为两井段的声波时差与自然伽马相关系数最大和差值数组标准差最小。研究结果表明,SⅡM方法在高套损率区块多井、多井段静态弹性力学参数的确定中具有较高的适用性与准确性,在现场应用中可取得较好的效果。      

岩石力学参数求取方法进展

准确求取岩石力学参数对于制定完善的钻井、完井与油气开发方案和技术措施，降低作业风险具有重要的作用。介绍了两种求取岩石力学参数的方法，即实验室试验法和测井资料法，其中由于测井资料的获取相对容易，且表征地层的信息连续，因而得到了广泛应用，给出了利用测井资料求取岩石弹性参数和强度参数的基本公式，对钻井与开采过程中由于泥页岩水化和岩石环境的改变对岩石力学参数的影响进行了详细的分析，找出了其变化规律，并给出了相应的求取岩石力学参数的数学模型，丰富和完善了岩石力学参数求取方法，指出在求取地层坍塌压力、地应力等参数及制定技术措施和技术方案时，应当应用当时地层条件下的岩石力学参数值。