Question

影响岩石力学参数的地质因素分析

Answer 1

归纳上述实验成果并结合前人有关岩石力学参数的研究结果，影响地层岩石力学参数的主要地质因素如下。

1）天然微裂缝的存在会造成地层破裂强度值的降低，例如龙17井，其地层条件下岩石抗张强度为3.5MPa，按有效应力估计其强度值应在12MPa左右（图2-12），地质资料表明该井该层段微裂隙较发育。

图2-12 蓬莱镇组粉砂岩、细砂岩垂直有效应力与地层条件下抗张强度关系图

2）地层岩性不同其强度值有区别，如粗砂岩，因颗粒堆积疏松，可塑性强，强度值反而变大；钙质砂岩因胶结作用强，强度值也增大。

3）埋深对岩石强度有较大影响，随着埋深增大，有效应力越大，岩石强度越大，反映随埋深增加，岩石强度增大。另一方面埋深越大，砂岩的成岩作用越强，强度值也增加（图2-13、2-14）。

图2-13 沙溪庙组抗张强度与埋深的关系图

图2-14 蓬莱镇组井深与抗张强度比值关系图

4）同类岩石，当有纹层及层理时，如加载方向与这些力学结构面协调时，可能造成岩石强度降低（周文，1998）。例如龙20井809.44～810.6m岩心样品，其为细砂岩、纹层发育，所测得岩石单轴抗张强度为2.7MPa，而龙29井同类岩石，因纹层不发育，测得单轴抗张强度为5.0MPa。

5）同类岩石，当其他环境均相同时（埋深、岩石结构等），岩石密度越大其强度值越高。一般来讲，岩石密度与岩石孔隙度有较紧密联系，因此，在此条件下岩石孔隙度越高，其强度值要降低。

6）利用9口井蓬莱镇的岩心实测岩石强度与压裂资料求取的地层条件下岩石强度值进行对比，在排除诸如地层中微裂隙及岩性影响后，比值随井深的增大有增大的变化（图2-14）。变化的拐点主要集中在埋深800m左右及埋深950m左右附近，即该区蓬莱镇组岩石强度比（地下/地面）变化较大的是800～950m区间，当埋深小于800m时，地下值约是地面值的1.25～1.75倍，当埋深大于950m时，地下值是地面值的约3.1～3.2倍左右。因此可以利用上述关系，将地面单轴条件下的抗张强度折算到地层条件下。

总之，在对产层段的强度值进行评价预测时，在充分利用前述各种成果外，还应考虑上述影响因素。