岩石力学大作业
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岩石力学大作业
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学号：
2010年4月18日
一、作业题目
结合所学的《岩石力学》课程及相关知识，利用给出的测井数据，对
地层力学参数、地应力、地层坍塌压力与破裂压力进行分析计算，作出地层力学参数、地应力、地层坍塌、破裂压力剖面，形成结课作业报告。
二、已知条件
1)地层测井数据（见附表）；
2)地层孔隙压力当量密度为1.03g/cm3；
3)上覆主应力在3000m处地层当量密度为2.23g/cm3；
4)地应力实测值：在3025m处实测水平最大主应力大约59MPa，水平
最小主应力大约49Mpa；
5)测井过程中钻井液密度为1.35g/cm3；
6)岩心抗压强度试验结果：
三、作业设计求解
1. 利用自然伽马测井数据简单分析地层岩性，合理设定或求取Biot系数（1）根据自然伽玛测井数据，由公式（1）、（2）可计算出不同井深处岩石的泥质含量。
（1）
（2）
式中，Vcl ——泥质的体积含量；I GR ——泥质含量指数；
GR ，GR min ，GR max ——分别表示目的层的、纯砂岩层的和纯泥岩层的
自然伽玛读数值，这里取GR min =30，GR max =140。
GUCR ——希尔奇指数，对于第三系地层取，老地层取2。这里取GCUR=。
以井深3000m 处的测井数据为例进行计算：H=3000m ，GR=
∴20.5624181830
14030
866.91G R -G R G R -G R m max m GR =--==
in in I
0.269326351
21
212127
.320.56241818*7.3GR =--=--=•GCUR I GCUR Vcl 由此可以得到地层泥质含量随井深变化的曲线(具体计算数据见附表一)：
关于Biot 系数的设定：当85.03.0=≤α时，Vcl ；6.05.0=≥α时，当Vcl ；75.05.03.0=<<α时，当Vcl 。（具体数据见附表一）
（2）岩性分析：由声波时差测井和自然伽马测井数据简单分析，可知该测段地层主要为含泥质砂岩，泥质含量V cl 主要分布在~，泥质含量较少，孔渗特性较好。
2. 利用测井数据计算分析地层的弹性模量、泊松比
（1）由声波时差数据算出纵、横声波速度，然后求出d E ，d μ。并通过动静得到：s E ，s μ。
686.503.1844.11-+=p s V V km/s ） （3）
)/()43(22222s p s p s d V V V V V E --=ρ （4）
)(2/)2(2222s p s p d V V V V --=μ （5）
d s E E *5.012000+= （6）
d s μμ*3.018.0+=（7）
式中，p V 、s V —— 分别为纵波速度与横波速度。
d E 、s E ——动态、静态弹性模量；
d μ 、s μ—— 动态、静态泊松比。
以井深3000m 处的测井数据为例进行计算：Δt p =ft ，ρ=cm 3
通过单位换算1ft=，1us=10-6s且V p
=1
Δt
p
可得，V
p
= s,
∴
8km/s
1.89694465
686
.5
18.03
1
3.45026658
*
44
.
11
686
.5
03
.
18
44
.
11
=
-
+
=
-
+
=
p
s
V
V
5Mpa
22087.5815
)
/(
)
4
3(2
2
2
2
2=
-
-
=
s
p
s
p
s
d
V
V
V
V
V
Eρ
9
0.28338400
)
(2/)
2
(2
2
2
2=
-
-
=
s
p
s
p
d
V
V
V
V
μ
7Mpa
23043.7907
*
5.0
12000=
+
=
d
s
E
E
3
0.26501520
*
3.0
18
.0=
+
=
d
s
μ
μ
由此可得
d
E，
d
μ，
s
E，
s
μ随井深变化的曲线：（具体数据见附表二）