第21卷第1 期西南石油学院学报.pdfVIP

第 21 卷 　第 1 期 　　　　　　　　　　 Vol. 21 　No. 1 西 南 石 油 学 院 学 报 　　　　　　　　　　 1999 年 　2 月 　 　　　　　　　Journal of Southwest Petroleum Institute 　　　　　　　　　 　Feb 　1999 破碎性地层概念界定及其破碎的热力学分析 王平全 ( 西南石油学院石油工程系 , 四川南充 637001) ( ) 摘要 　借助于岩土工程 、岩土力学 、岩石力学 、土木工程等学科 ,提出了破碎 、破碎体 破碎性地层 概念 。阐述了这类 岩体的破坏方式 、破坏的失稳类型 。根据热力学定律和微观结构观点 ,岩体破碎过程实质上是一种内能耗散现象 ,破 碎的发生意味着要耗散一部分能量去产生新的裂纹面 。给出了破碎性地层的稳定准则 ,可用以确定裂纹的稳定状态 。 当裂纹失稳时 ,裂纹会向前扩展演化 ,产生新的裂纹 ,到一定程度后 ,将会导致岩体破碎 。 主题词 　岩石破碎 ; 破岩机理 ; 岩石类型 ; 岩石结构 ; 岩石颗粒 ; 岩石力学 ; 岩石物理学 ; 井眼破坏 中图分类号 　TE 21 ( ) 文章编号 　1000 - 2643 1999 01 - 13 - 16 　　　　文献标识码 　A 理等研究具有十分重要的指导意义 。 引 　言 从原理上讲 , 井眼稳定取决于钻井液体系和地 1 　破碎 、破碎体概念的界定 层的地质力学性质两个方面 , 后者又与地层本身的 固有特征有关 。过去在井眼稳定机理研究中却忽视 ( ) 由常规常识可知 ,一块带有裂缝 裂纹 的普通 了地质力学及其相关的固有特征 , 致使井眼稳定的 ( ) 玻璃 ,稍加外力 手掌击压或榔头锤击 作用 ,玻璃就 问题仍很突出。 会沿裂缝裂开 ,严重时会劈裂成大大小小的碎块 ,失 近几年来 , 国内外在井眼稳定的岩石力学研究 ( ) 去原来形状 ,称这个过程为破碎 如图 1 所示 。 方面进展很快 ,如在井壁岩石破坏机理 、钻井液对岩 石力学性质的影响、岩石的动静态参数的转换等研 究方面都取得了显著成果 。而破碎性地层如煤层 、硬 脆性地层的井壁不稳定问题却一直困扰着人们 , 阻 碍了石油勘探开发的发展进程 。 对破碎性地层井眼稳定机理的基础研究 , 无论 是国内,还是国外 ,都涉足不深 ,报道也少 ,其侧重现 场工艺措施 , 以预防为主 。为此 ,本文借助于岩土工 程 、岩土力学 、岩石力学 、土木工程等学科 ,结合井眼 图 1 　玻璃破碎示意图 稳定分析原理 ,提出了与石油钻井工程相联系的破 ( ) 碎 、破碎体 破碎性地层 概念 。阐述了这类岩体的破 岩体力学认为 ,岩石或岩体是“地球介质”,是包 坏方式 、破坏的失稳类型 。并根据热力学第一 、第二 含着断层 、断裂带 、节理 、层理 、解理 、裂缝裂纹等弱 定律和微观结构观点 ,岩体破碎