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山前构造钻头优选技术
μ——动态波松比，无因次；
Ed——岩石动态弹性模量，MPa；
Gd——岩石动态剪切模量，MPa； Kbd——岩石动态体积模量，MPa；
a——单位换算系数。
由上式可以看出，岩石弹性波速取决于岩石弹性模量E、泊松比μ和岩石的体积密度ρ，而E、μ和ρ又是描述岩石强度、硬度和弹性的重要参数。因此，岩石弹性波速可以真实反映钻遇地层的岩石强度、硬度等参数，而岩石的抗钻特性主要是由这些参数决定的。
4.2.2 地层、岩石相关参数的计算
4.2.2.1 孔隙度、泥质含量和岩石体积密度的计算
（1）孔隙度的计算
目前测井解释中，计算孔隙度有多种方法，可用声波、密度、中子等曲线计算孔隙度。由声波测井资料解释孔隙度，利用R.Wyllie在1965年提出的时间平均公式得：
?t???tf?(1??)?tma （4.17）
再考虑由于未固结和未压实的疏松砂岩影响，得对计算的孔隙度进行校正。即： ??式中：
?t——地层声波时差； ?tma——岩石骨架声波时差； ?tf——孔隙中流体声波时差；
Cp——压实校正系数；对于岩石固结的地层Cp=1,否则Cp>1。
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?sCP??t??tma1? (4.18)
?tf??tmaCp西南石油大学成教学院四川石油学院教学站专科毕业设计（论文）
（2） 泥质含量的计算
泥质含量[5]可由下式计算： Ish?GR?GRmin (4.19)
GRmax?GRminVsh2Ish?GCUR?1? (4.20)
GCUR2?1式中：
Vsh——为地层泥质含量； GR——目的层GR值；
GRmin——纯岩石层段GR值；
GRmax——纯岩石层段GR值；
GCUR——经验参数，新地层常为3.7，老地层常为2.0;
Ish——泥质指数。
（3） 岩层体积密度的计算
在计算岩层体积密度时，可由孔隙度和泥质含量计算获得：
?b??1????2.65?0.06Vsh??1.04? (4.21)
岩层体积密度也可由声波时差计算获得：
?b???t??tmama?2.11?t??t (4.22)
f式中：
?t——岩石声波时差；
?tma——岩石骨架材料岩石声波时差；
?tf——孔隙流体声波时差； 其中单位为?s/ft。阿吉普（AGIP）公司采用?tma =47?s/ft，?s/ft，而法国地质服务公司用?tma =50?s/ft。
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?tf=200
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4.2.2.2 岩石硬度的计算
K.L.Mason给出了岩石硬度与岩石横波波速具有很好的相关关系：
1.8P?565.2(V?1.068)(MP ysa) （4.23）
中国石油大学葛洪魁等以岩屑为测试对象，研究其声波波速及微硬度测试方法，开发了其相关测试仪器和配套软件。 4.2.2.3 岩石单轴抗压强度的计算
Miller和Deere对200多块沉积岩进行实验后，做出了岩石单轴抗压强度（?c）与岩石弹性模量（Ed）、粘土含量（Vc1）的统计关系式：
Vc1Ed （4.24） ?c?0.0045Ed?1?Vc1??0.008
Coats等人则继Miller和Deere后，提出了岩石固有抗剪切强度与岩石单轴抗压强度、岩石体积压缩系数间的关系：
?0?0.025?c （4.25）
CbdCbd?式中：
1 （4.26） Kbd ?0——岩石固有抗剪切强度； ?c——岩石单轴抗压强度； Cbd——岩石体积压缩系数；
岩石抗张强度（?t）和抗压强度的关系为：
?t??c3~12 （4.27）
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西南石油大学成教学院四川石油学院教学站专科毕业设计（论文）
4.2.2.4 岩石可钻性的计算
刘向君、孟英峰在对全国各类油气田的岩石可钻性进行了大量实验研究和测定工作的基础上，建立了一种基于岩石物理参数的岩石可钻性预测模型[24]。 即：
Kd?2.347e?0.0017x （4.28） 式中:
Kd——为岩石可钻性，m/h；
X——为岩石硬度，MPa，相关系数R＝0.9471；
大庆石油学院李士斌、阎铁等在实验分析的基础上给出牙轮钻头可钻性级值和 纵、横波时差的关系式：
Kd?24.362?0.071?tc (4.29） Kd?20.631?0.033?ts (4.30)
4.2.3 利用测井资料优选钻头
从上面的分析我们可知，可以利用声波和核测井资料，可分别计算岩石的硬度，抗压强度且利用经验公式也可以计算岩石的可钻性等地层岩石信息；最后根据这些资料参阅钻井工程手册，针对一序列地层我们可以选出与之相适应的钻头序列。下面是塔里木山前构造（乌什地区）某口井部分井段的地层声波测井资料（见表4.8）。
表 4.8 乌参1井岩心可钻性等实验测量值与声波时差等测井值统计表 深 度 AC(us/ft) GR(API) Kd 可钻性级值 3.060 6.040 4.610 4.510 4.950 5.580 6.280 30
Gd(mg) Sc(MPa) 研磨性 抗压强度 21.200 29.930 17.720 51.130 30.480 8.900 45.410 31.350 26.450 37.130 34.020 39.630 54.340 10.100 Hd(MPa) 硬度 602.470 424.250 599.240 832.870 619.350 1115.080 188.220 DEPTH(m) 声波时差 自然伽马 4681.000 4683.500 4779.000 4781.000 4785.000 5319.500 5321.000 64.530 64.674 67.875 67.435 63.750 56.361 61.375 61.877 57.274 49.555 66.501 65.954 51.040 49.547
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