分形理论及地层岩石抗钻特性参数的分形表示方法

介绍了分形、分维的基本概念及四种分维数的确定方法，探讨了分形几何在岩石破碎方面的研究成果，说明分形几何能很好地描述岩石破碎过程的不规则性和不确定性，指出分形维数是岩石微观结构、空隙结构、粉碎方式的综合反映。在室内实验基础上，确定了岩石破碎后的块度分布函数，计算了岩石破碎的分形维数。指出岩屑的分形维数与地层的抗钻特性参数（强度、硬度、可钻性等）有内在的联系，并对分形维数在地层可钻性预测中的应用进行了初步讨论。     

利用分形理论评价地层可钻性

利用分形理论研究了大庆徐家围子地区火山岩地层可钻性的评价方法。根据现场声波测井资料及岩心资料,通过室内实验和回归分析建立了声波测井资料与地层可钻性解释模型,结合变尺度分析法分析了该地区声波测井资料的分形特征及长程相关性。依据传统一维、二维随机中点分形插值理论,提出了加权改进随机中点插值法,并结合地层对比技术及深度归一化方法,构建了声波时差测井参数分布场,根据已建立的可钻性解释模型得到地层可钻性分布场。研究结果表明：声波测井资料与地层可钻性之间具有相关关系,且具有很好的分形特征及长程相关性。分形理论可以定量确定地层可钻性分布场。该方法精度高,推广能力强,预测结果符合实际地层变化规律。     

利用测井资料预测地层岩石可钻性

岩石力学特性不仅是岩石分类定级的依据,而且可以指导钻井过程中的钻头选型和参数匹配,岩石力学特性预测是现场急需解决的技术难题。本文寻求一种采用弹性力学原理,利用测井资料预测地层岩石的牙轮钻头可钻性、PDC钻头可钻性、硬度、塑性及抗剪强度等钻井岩石力学特性的方法。运用这一方法建立起吐哈油田部分区块的钻井岩石力学特性连续剖面。     

利用测井资料预测地层岩石可钻性

岩石对学特性不仅是岩石分类定好的依据，而且可以指导钻井过程中的钻头造型和参数匹配，岩石力学特性预测是现场急需解决的技术难题。本上寻求一种采用弹性力学原理．利用测井资料预测地层岩石的牙轮钻头可钻性、PDC钻头可钻性、硬度、塑性及抗剪强度等钻井岩石力学特性的方法。运用这一方法建立起吐哈油田部分区块的钻井岩石力学特性连续剖面。     

基于人工神经网络的实钻地层可钻性预测

通过对前人大量地层可钻性的研究成果的整理分析,得出影响地层可钻性的最主要因素是岩性和埋藏深度。在此基础上,提出应用人工神经网络技术计算预测地层可钻性,并针对已钻井段和未钻井段建立了 2个神经网络模型。通过实例验证,表明这是一种有效的确定可钻性的方法,其预测精度可以达到 90%以上。     

地层岩石可钻性的分形表示方法

石油钻井中测量岩石可钻性的主要方法是以井下取心为对象来测量岩石的力学性能和进行微钻法可钻性试验,但这种方法采样费用高,试验周期长,不能在现场直接应用.对石油钻井过程中岩石破碎的分形机理及形成过程进行了研究,提出了一种以井底返出的岩屑为对象测试岩石可钻性的新方法.在室内实验基础上,确定了不同井深岩石破碎后的块度分布函数,计算了岩石破碎的分形维数,分形维数的相关性系数在0.95以上.结合岩石硬度、强度和可钻性级值的实验结果,确定了岩石强度、硬度及可钻性与岩石分形维数的统计模型.     

牙轮钻头的岩屑破碎机理及可钻性的分形法

为满足优质高速钻井的要求,需要对岩石可钻性做出快捷、精确的判断。利用分形几何理论,研究了钻井过程中牙轮钻头的破岩机理以及岩屑的等破碎概率问题;依据Bond裂纹学说,提出了一种以井底返出的岩屑为对象的岩石可钻性测试方法,并建立了岩石可钻性极值和岩屑分形维数的关系模型。室内实验表明:微钻头岩石可钻性级值与破碎岩屑分形维数存在明显的相关性,由此制定了一个基于岩屑粒度分布分形维数表示的岩石可钻性预测指标。经现场检验,分形法确定岩石可钻性级值具有较高的精度。这表明钻井过程中上返岩屑的分形维数能反映岩石可钻性程度,可以用分形维数衡量岩石可钻性大小。     

地层各向异性-岩石可钻性研究

本文引用岩石可钻性试验方法导出地层各向导性,依据可钻性变化规律将地层各向异性分成椭球、扁旋转椭球及圆球三类。并根据变钻压、变转速及变钻头结构的试验结果,导出广义各向异性指数H′的计算式,可直接用于钻井设计,也为直接获取地层各向异性资料提供了新方法。     

徐家围子地区地层岩石可钻性级值的确定

针对徐家围子地区下部地层的复杂情况，岩石可钻性级值较高，钻井机械钻速低、进尺慢和钻井周期长的问题，迫切需要准确预测徐家围子地区下部地层的岩石可钻性级值，为科学制定钻井计划提供有力依据。为此，通过对徐家围子地区大量实际钻井资料进行统计、分析、计算，利用通用钻速方程，得出徐家围子地区下部地层岩石可钻性级值规律，并对所求岩石可钻性级值进行分析，得出地层岩石可钻性与地层深度的剖面图，进而拟合出岩石可钻性级值与地层深度的表达式。     

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对井剖面地层岩石可钻性的确定直接影响到钻头选型和钻速预测,然而,现有的研究岩石可钻性的微可钻实验存在较多问题。现有的岩石微可钻性实验一般通过取心在室内常温常压下进行,脱离了地下高温高压环境后的岩心不仅不能代表地层的可钻性,而且这样的可钻性数据离散、随机、有限、成本高。但若能建立基于岩石物理参数的岩石可钻性预测模型,必将能缓解可钻性评价中存在的这些矛盾。尽管利用测井资料估算岩石可钻性时,由于岩石结构的复杂性以及不适当的参数化工作使测井估算的可钻性也存在不少问题,但利用测井资料获取岩石可钻性的方法能够提供逐点可钻性数值,既能反映出整个钻井剖面岩石可钻性变化的趋势,又能反映出不同地层间的变化规律,而且成本低。鉴于此,推导了利用声波测井资料预测岩石可钻性的计算模型,并结合 Ｓ油田实际资料开展了钻速预测方法研究。     

岩石可钻性井底卸载效应研究与实践

本文用试验方法研究了石油钻井过程中井底岩石零孔隙压力条件下的岩石可钻性。试验结果表明,随着井深的增加,井底岩石卸载量亦增加,岩石可钻性级值存在一个由增加变为减少的趋势。变化的全过程是级值开始呈缓慢上升趋势,继之趋于平缓,往后呈下降趋势,最后急剧下降,直至井底岩石失去稳定性。该过程反映了井底岩石的卸载效应,是深井岩石可钻性的一个新概念。塔里木钻井界运用这一规律优选钻头类型.成效显著。     

岩石声波时差与岩石可钻性的关系及其应用

根据目前国内在钻头选型方面存在的困难和问题，提出了利用测井资料进行钻头选型。通过室内试验和现场资料统计建立了地层岩石声波时差与岩石可钻性关系模型，结合巴楚地区情况进行钻头合理选型，得出了该区初步钻头选型结果，并在现场进行初步应用，取得了良好效果。     

基于分形理论的岩石可钻性分级方法

为满足优质高速钻井的要求，需要对岩石可钻性做出更加精确的测定。为此，利用分形几何理论，研究了钻井过程中岩石破碎机理及形成过程，提出了一种以井底返出的岩屑为对象的岩石可钻性测试方法。室内实验表明：微钻头岩石可钻性级值和岩石压入硬度值与破碎岩屑分形维数存在着明显的相关性，由此制定了一个基于岩屑粒度分布分形维数表示的岩石可钻性预测指标。经现场试验检验，分形法确定岩石可钻性级值具有很高的精度。这表明钻井过程中上返岩屑的分形维数能反映岩石可钻性程度，可以用分形维数衡量岩石可钻性的大小。     

岩石可钻性表示方法探讨

５０年代,我国石油、矿山、地质等行业广泛使用前苏联史立涅尔提出的压入硬度表示岩石可钻性,而８０年代后我国石油行业改用美国罗劳提出的微钻法测定岩石可钻性．后者是否比前者更具优越性？本文对此进行了探讨．文中介绍了岩石可钻性的概念及常用的表示方法,对压入硬度法和微钻法原理、测定方法、结果等进行了对比,并对压入硬度和可钻性级值的关系进行了统计分析．结果表明,压入硬度和可钻性级值在统计意义上并无显著差别,而压入硬度法在测定方法及所获信息等方面要比微钻法更优越．     

分形技术在油气勘探应用中的改进——变维分形技术

目前的分形技术和方法难于处理复杂地层的地震勘探资料。提出变维分形的技术和方法。变维分形的Inr-InC(r)曲线与全部实测数据点符合良好。应用该方法对一个实际地震资料进行处理,并与原有常维分形的处理结果进行对比。     

利用声波时差资料确定岩石可钻性的研究

在试验测定岩心的微钻头可钻性Kd和声波时差Δt的基础上,分析了岩石可钻性与声波时差的关系,建立了用声波时差确定岩石可钻性的计算模式。结合胜利油田东车地区部分岩心的可钻性实测值及相应井段的声波时差测井资料,检验了该模式的实际符合情况,给出了修正的计算模式。修正模式的计算精度可满足工程要求,是一种求取油矿地层可钻性的新方法。     

分形理论在剖面缩短量研究中的应用

总缩短量的确定对岩层变形的定量研究有着重要意义.复杂构造地区的层面在二维平面内可看作为一条曲线,从而可运用分形几何学的方法由分数维来定量描述.利用自相似分形和自仿射分形的概念,建立了计算缩短量的数学模型,以川东大池干构造的85-D362剖面为例,进行了缩短量和剖面应变计算,分形分析结果表明,T_0顶层曲面的分维值为1.0897,缩短量达11km,表现出47.844%的应变.要正确地平衡地质剖面,必须对小尺度范围的应变进行分析.     

地层倾角对岩石可钻性的影响规律研究

本文以原石油工业部的部颁标准《岩石可钻性分级及测定方法》为基准，进行了地层倾角对岩石可钻性影响的实验研究。选取钻井取心岩心和层理倾角明显的地面露头作为实验岩样；对圆柱形的岩心作了轴向和垂直于轴向（即横向）的可钻性实验，并对实验结果进行比较和解释；对露头作了不同倾角下的可钻性实验，找出层理倾角对可钻性影响的关系。研究结果对直井的防斜打直、斜井的井眼轨迹控制具有指导意义。