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1地层可钻性评价方法2地层的分类主要内容3钻头选型方法研究及应用¾岩石可钻性是指岩石抗破碎的能力。可以理解为在一定钻头规格、类型及钻井工艺条件下岩石抵抗钻头破碎的能力。¾石油钻井中，岩石可钻性（硬度、可钻性、抗压强度、抗剪强度、泥质含量、塑性系数、内摩擦角、抗拉强度）是评价岩石破碎难易程度的综合指标，是决定钻进效率的基本因素。¾岩石可钻性级值的大小与机械钻速密切相关，机械钻速越快，可钻性级值越小，岩石越容易破碎。¾岩石可钻性参数是合理选择钻井方式、钻头类型和设计钻进参数的依据。正确地评估地层可钻性是实现优质高效钻井的基础，对于提高钻井速度，降低钻井成本具有十分重要的意义。1.1室内岩心微钻头实验求取可钻性(前述)1.2基于录井资料的地层可钻性评价1.3基于测井资料的地层可钻性评价1.4存在问题及研究不足1.2基于录井资料的地层可钻性评价¾詹俊峰，高德利等通过对录井钻时数据进行标准化处理，并根据修正的Young钻速模式，利用无约束优化算法计算地层微可钻性系数，然后再通过微可钻性系数与可钻性级值的关系，求出地层可钻性级值。¾董振国等通过对尹宏锦提出的通用钻速方程的分析，经过数学推导得出由钻速、钻压、转速、钻头比水功率EH和泥浆密度等参数表达的可钻性系数表达式，从而由录井资料直接获得地层的可钻性系数。pc21v()1RPHKWMnCCChλ=−+)15.1(026.16062.527.132−⋅××=wDCHBAcbAeENWVρ0821.0)15.1(4242.0lg05682.0lg0375.0lg1993.00629.0)15.1(175.3lg7011.0lg9205.0lg5366.0lg−−+−−−−+−−−=WHWHdENWENWVKρρ1.3基于测井资料的地层可钻性评价地层测井资料中蕴藏着大量的地层特性信息。基于地层测井资料（声波、密度、伽玛），可对地层岩石力学性质进行评价。测井资料具有来源广、容易获取、数据量大等特点。如果能够利用测井资料解释地层可钻性，就不需要做大量的岩心试验，直接用相邻已钻井的测井数据预测待钻井的地层可钻性，获得的地层可钻性指标具有较强的针对性。测井有关知识声波在不同介质中传播时，其速度、幅度衰减及频率变化等声学特性是不同的。声波测井就是以岩石等介质的声学特性为基础而提出的一种研究地层性质等一系列问题的测井方法。声波测井分为声速测井和声幅测井。声速测井测量地层声波速度。地层声波速度与地层的岩性、地层力学性质、孔隙度及孔隙流体性质等因素有关。声波是一种机械波。根据声波频率（声波在介质中传播时，介质质点每秒振动的次数）可将声波分为：(1)次声波（频率低于20Hz）；(2)可闻声波（20Hz至20kHz）；(3)超声波（频率大于20kHz）。根据声波测井的目的不同,采用的频率也不同。声波测井中声源发射的声波能量较小，作用在地层上的时间也很短，所以可以把岩石看作弹性体。因此，可以用弹性波在介质中的传播规律研究声波在岩石中的传播特性。弹性波：当外力对弹性介质的某一部分产生初始扰动时，由于介质的弹性，这种扰动将从一个质点传播到另一个质点，如此连续下去，即出现弹性波。弹性波只有扰动的传播，而没有物质的传输，质点只能围绕其平衡位置振动。测井有关知识声波在岩石中的传播特性1纵波和横波声波传播方向和质点振动方向一致的波叫纵波。声波传播方向和质点振动方向相互垂直的波叫横波。在各向同性无限介质中，必有两种弹性波存在，即纵波和横波。由于纵波的传播速度总是比横波的传播速度要快，因而常把纵波称为初始波或简称P波（压缩波），把横波称作续至波（剪切波），简称为S波。这两种波可同时在地层中传播，但液体和气体不能传播横波。2纵波和横波速度（声波时差为声波速度的倒数）声波在弹性介质中的传播速度定义为单位时间声波传播的距离,与介质的弹性和密度有关。根据根据弹性波理论，无限介质中纵波和横波的传播速度为：)21)(1()1(ddddPEVμμρμ−+−=)1(2ddSEVμρ+=－纵波速度，－横波速度，－动态泊松比－介质密度，－动态弹性模量，pVsm/sVsm/dμρ3/cmgdEMPa测井有关知识ddSPVVμμ21)1(2−−=利用声波预测岩石可钻性性的理论基础1)(]4)(3[222−−=SPSPSdVVVVVEρ]1)/[(22)/(22−−=sPsPdVVVVμ由前面两式可以导出岩石动弹性参数KVVps=−ρ2243GVs=ρ2弹性模量泊松比体积模量剪切模量从以上关系式可以看出，声波在岩石中传从以上关系式可以看出，声波在岩石中传播速度取决于播速度取决于岩石的密度、杨氏模量、泊松岩石的密度、杨氏模量、泊松比、剪切模量、体积模量等岩石的弹性常数比、剪切模量、体积模量等岩石的弹性常数，，而这些都是岩石形变、抗张、抗剪及抗压性质而这些都是岩石形变、抗张、抗剪及抗压性质的重要物理力学参量，且这些参数与岩石的硬的重要物理力学参量，且这些参数与岩石的硬度、抗压强度密切相关。因此度、抗压强度密切相关。因此声波的传播速度声波的传播速度必然与岩石的可钻性具有良好的相关关系必然与岩石的可钻性具有良好的相关关系。。利用声波预测岩石可钻性性的理论基础利用测井资料预测地层可钻性的步骤：利用测井资料预测地层可钻性的步骤：¾¾11、搜集预测地区已有的具有代表性的岩心；、搜集预测地区已有的具有代表性的岩心；¾¾22、室内岩心试验：测定岩石的力学性质及其可钻性；、室内岩心试验：测定岩石的力学性质及其可钻性；¾¾33、建立测井参数与地层可钻性的相关关系；、建立测井参数与地层可钻性的相关关系；¾¾44、、预测地层可钻性。预测地层可钻性。ÊÊ以长庆油田富古区块为例介绍利用声波测井资以长庆油田富古区块为例介绍利用声波测井资料岩石可钻性的方法。料岩石可钻性的方法。ÊÊ利用测井资料预测地层可钻性，首先以室内试利用测井资料预测地层可钻性，首先以室内试验为基础分析地层可钻性指标与测井参数的相关关验为基础分析地层可钻性指标与测井参数的相关关系系。。收集到富古5井岩心共30块进行实验，具体如下表。岩心编号井段（m）岩心长（cm）地质层位岩心编号井段（m）岩心长（cm）地质层位13刘家沟刘家沟刘家沟刘家沟刘家沟刘家沟刘家沟石千峰石千峰石千峰石千峰石千峰石千峰石千峰下石盒子1213151212129131912121413182215.08~2215.212215.70~2215.822216.08~2216.212216.82~2216.972217.26~2217.382217.86~2217.982218.80~2218.922485.73~2485.822486.30~2486.432486.91~2487.102487.47~2487.592487.76~2487.882489.19~2489.332489.92~2490.112840.72~2840.90纸坊纸坊纸坊纸坊纸坊纸坊延长延长延长延长纸坊刘家沟刘家沟刘家沟刘家沟11430.00~1430.14141621430.85~1430.99141731431.26~1431.39131841432.20~1432.34141951435.15~1435.34192061436.37~1436.5013217977.26~977.4014228977.72~977.8614239979.20~979.38182410981.85~981.961125111439.05~1439.181326122210.26~2210.401427132210.79~2210.921328142212.31~2212.431229152214.33~2214.481530岩心试样岩石硬度实验结果抽取2、4、6、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、30号等16块岩心进行硬度试验。实验结果如表1-1。岩心编号井深(m)压力表平均读数（kgf/cm2)岩石硬度(MPa)岩石硬度级别岩心编号井深(m)压力表平均读数（kgf/cm2)岩石硬度(MPa)岩石硬度级别4173.859975675152214.4145.1553673.858302840.8113.7001114.6554088.052799.321352.481577.792624.371060.4151.30050.24534.40616.62319.39232.25613.0332215.762216.902217.922485.782487.012487.822490.02555564132210.8642.5333460.5882921430.9216.3111327.101741432.2715.7911284.771961436.4412.6331027.87217977.3317.1001391.28239979.2922.7711852.7225111439.1211.100903.1127岩石硬度实验结果抽取2、4、6、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、30号等16块岩心进行抗压强度试验。试验结果如表1-2所示。岩心编号井深(m)岩样破坏时的载荷(kN)岩样截面积(mm2)单轴抗压强度(MPa)岩心编号井深(m)岩样破坏时的载荷(kN)岩样截面积(mm2)单轴抗压强度(MPa)1438.72129.3996.2257.9241.9876.60111439.1214.94471.4431.69272487.82206.061438.72143.22132210.86145.421438.72101.07292490.026.88483.0514.23152214.41220.171438.72153.03302840.8158.051438.7240.351438.721438.72475.291438.72186.15138.4483.3319.95110.212215.762216.902217.922485.782487.0149.0121.2435.4276.2594.2121430.9270.511438.721741432.2730.551438.721961436.4416.70471.44217977.33109.701438.72239979.29135.541438.7225岩石抗压强度实验结果抽取编号为：1、3、5、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28号等14块岩心进行可钻性实验。实验结果如表1-3。岩心编号井深（m）牙轮钻头可钻性级值PDC钻头可钻性级值岩心编号井深（m）牙轮钻头可钻性级值PDC钻头可钻性级值5.242.612.904.0110.0010981.9055.422.82242486.3655.644.89122210.335.333.05262487.536.9610.00142212.376.003.88282489.266.252.755.876.477.482215.1452216.1452217.322218.862.332.103.174.9111430.074.131631431.3254.831851435.2455.29208977.795.3622岩石可钻性实验结果岩石可钻性与测井参数的相关关系分析岩石可钻性与测井参数的相关关系分析图2-1可钻性级值与纵波时差的关系y=13.864e-0.0033xR2=0.81470123456150250350450550650纵波时差（μs/m）可钻性级值（Kd）岩石可钻性级值与纵波时差的相关关系自然伽马测井一、岩石的自然放射性岩石的自然放射性取决于岩石所含放射性核素的种类和数量。岩石所含放射性核素主要为铀、钍、锕及其衰变物和钾的放射性同位素。不同岩石所含的放射性核素的种类和数量也不同，与其岩性和形成过程中的物理化学条件有关。火成岩、变质岩、沉积岩的放射性依次减弱。而对沉积岩而言，还原环境下沉积的岩石，其放射性强；氧化环境下沉积的岩石，其放射性弱。二、自然伽马测井的测量原