一种基于岩屑纳米压痕的岩石可钻性评价方法技术

本发明专利技术属于石油勘探开发技术领域，涉及一种基于岩屑纳米压痕的岩石可钻性评价方法，包括以下步骤：对岩屑样品开展纳米压痕测试，采集压头的位移载荷曲线，计算纳米压痕测试的微观硬度；并根据微观硬度的统计分布特征推算岩屑矿物组成，将岩屑纳米压痕测试的微观硬度转化为宏观压入硬度；根据岩石宏观压入硬度与岩石可钻性级值的关联性，建立以岩屑纳米压痕测试的微观硬度表征的岩石可钻性级值。在井下岩石样品数量少、成本高的条件下，本发明专利技术突破了常规测试对样品尺寸与形状的限制，解决了油气钻探领域深层岩石力学参数测试难题，是常规测试方法的有力补充，为钻头优选、提高钻速提供基础支撑。基础支撑。基础支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种基于岩屑纳米压痕的岩石可钻性评价方法


[0001]本专利技术属于石油勘探开发
，具体涉及基于岩屑纳米压痕的岩石可钻性评价方法。

技术介绍

[0002]在油气工程中，岩石可钻性是指在一定钻头规格、类型及钻井工艺条件下岩石抵抗钻头破碎的能力，与地层的强度、硬度、弹塑性、研磨性和结构特征密切相关，是指导地质分层及钻头选型工作的重要参数，对石油、天然气钻井和探矿钻井具有重要意义。
[0003]影响岩石可钻性的较多，目前主要有四种不同的评价方法：（1）利用岩石的物理力学性质评价岩石的可钻性：即在室内采用相应的测定仪器，测量能反映破碎岩石实质的某一种或几种力学性质作为岩石可钻性的指标。其优点是测量压入硬度的过程和钻进时钻头在轴向载荷下吃入岩石的过程是相似的，而且方法简便，所测指标相对稳定。
[0004]（2）利用微钻速评价岩石的可钻性：即采用微型设备和工具，在室内进行模拟试验，用微钻速来反映某一钻进条件和技术的综合指标。
[0005]（3）利用实钻速度评价岩石的可钻性：反映了不同地层岩石和技术工艺等多种因素的综合影响，只能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于岩屑纳米压痕的岩石可钻性评价方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）对岩屑测试样品开展纳米压痕测试，计算岩屑各压入点的纳米压痕微观硬度；其中岩屑纳米压痕测试某个压点的微观硬度计算模型如下：式中：H
n
为岩屑纳米压痕测试下某个压点的微观硬度，Pa；P
m
为纳米压痕加载最大压入载荷，N；A
c
为压头与岩屑接触区域的投影面积，m2；h
c
为压入深度，m；（2）根据岩屑是由多种矿物成分组成的合体，各种矿物成分所占比例不同，所以岩屑纳米压痕测试下不同压点的微观硬度具有明显差异性和占比性，统计岩屑各矿物成分所占比例，建立纳米压痕测试微观硬度与宏观压入硬度的转化关系；其中整块岩屑宏观压入硬度计算公式为：式中：H为岩石宏观压入硬度，Pa；p为构成岩石的矿物种类数；ρ
i
为第i种矿物的权重值；H
i
为纳米压痕测试反映的第i种矿物的微观硬度，Pa；（3）根据岩屑宏观压入硬度与纳米压痕测试下的微观硬度、岩石可钻性之间的关系，建立纳米压痕测试下岩屑硬度与岩石可钻性的回归模型；其中岩石宏观压入硬度与岩石可钻性之间的回归模型为：式中：k
d
为牙轮钻头可钻性；H为岩石宏观硬度，MPa；a，b为回归系数。2.根据权利要求1所述的一种基于纳米压痕测试的岩石可钻性评价方法，其特征在于，步骤（1）中，所述岩屑测试样品的具体制备过程为：S11、收集目标岩石岩屑，打磨岩屑至模具大小，测试岩样直径Ф<25mm，测试岩样高度h<20mm；S12、将处理后的岩屑嵌入模具，注入环氧树脂，使之与岩屑充分接触，静置24h以上，待环氧树脂完全固结后得到胶结后的样品；S13、将胶结后的岩屑样品脱模，使用抛光机对测试样品加载面进行处理，除去测试样品表面的环氧树脂；S14、将S13中得到的测试样品通过砂盘和金刚石悬浮液进行二次打磨，金刚石悬浮液颗粒大小由9μm、3μm逐渐精细至1μm，使岩样上下端面彼此平行，加载面变为平整光滑的高质量界面；S...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子振，雷献波，周卫东，王成文，王瑞和，时贤，李罗鹏，倪红坚，张锐，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：