钻头岩石性质课件.ppt
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1、钻头岩石性质,概 述1. 钻头类型(1)按结构及工作原理分类 刮刀钻头、牙轮钻头、PDC钻头、金刚石钻头(2)按功用分类 全面钻进钻头、取心钻头、扩眼钻头2. 钻头尺寸系列 4-3/4 26 in3. 工作指标钻头进尺(米)钻头工作寿命(小时)机械钻速(米/小时)单位进尺成本(元/米):,一、岩石的机械性质(力学性质) 1.几个概念岩石的力学性质 石受力后表现出来的变形特性和强度特性。弹性岩石在外力作用下产生变形,外力撤除后变形随之消失,恢复到原来的形状和体积的性质称为弹性。相应的变形称为弹性变形。塑性岩石在外力作用下产生变形,外力撤除后变形不能完 全恢复的性质。相应的残余变形称为塑性变形。,
2、第一节 岩石的工程力学性质,脆性岩石在外力作用下变形量很小(小于3%)时就发生 破坏的性质。 相应的破坏称为脆性破坏。强度岩石在外力作用下发生破坏时的最大应力。 抗拉强度岩石单纯受拉伸应力作用时的强度。 抗压强度岩石单纯受压缩应力力作用时的强度。 抗剪强度岩石单纯受剪切应力作用时的强度 抗弯强度岩石单纯受弯曲应力作用时的强度。,弹性模量和泊松比,虎克定律:,泊松比:,弹性系数之间的关系:,应力;应变;E弹性模量,应力; 剪应变;G剪切弹性模量,(各向同性材料),2. 简单应力条件下岩石的力学性质 简单应力条件:岩石受单一外载(压、拉、剪、弯)作用。 (1)试验方法,抗压试验,抗拉试验-巴西实验
3、,抗剪试验,抗弯试验,破坏方式,(2)一般规律: 在简单应力条件下,大部分岩石都接近弹性脆性体,岩石的破坏表现为脆性破坏。 岩石的弹性模量与所加载荷大小及应变种类有关。当载荷较小时,弹性模量接近常数,且各种应变情况下的弹性模量相差不大。当载荷较大时,在受压缩的情况下,弹性模量将随载荷的增大而增大;在受拉伸的情况,弹性模量则随载荷的增大而减小。 在动外力(如声波)作用下,大多数岩石服从直线虎克定律。 一般情况下 抗拉强度抗弯强度抗剪强度抗压强度。 垂直于地层层面方向的岩石强度平行于地层层面方向的岩石强度。,3. 复杂应力条件下岩石的力学性质(1) 三轴岩石试验,常规三轴试验:,(2) 一般规律岩
4、石在三轴应力条件下的强度明显增加。随着围压的增大,岩石强度增大。随着围压的增大,岩石由脆性向塑性转变,且围压越大,岩石破坏前呈现的塑性也越大。岩石从脆性向塑性转变的压力(围压)称为临界压力。不同的岩石,临界压力不同。在各向均匀压缩状态下,岩石永远不会破坏。,4.岩石的硬度和塑性系数硬度的概念 岩石抵抗其它物体表面压入的能力。石油工业中的岩石硬度是压入 硬度,也称为史氏硬度,是由前苏联史立涅尔提出的。 硬度与抗压强度区别: 硬度是岩石表面的局部抵抗外力压入的能力,抗压强度则是岩石整体抗压的能力。塑性系数 表征岩石塑性和脆性大小的参数。,岩石硬度试验装置,7,7,1液缸缸体;2液缸柱塞;3-岩样;



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