库车河剖面砾岩层的岩石力学性质

李 皋，王智辉，刘厚彬，石祥超

(西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都 610500)

大北-博孜地区巨厚砾岩层研磨性高、可钻性差，钻井过程中，井壁垮塌问题严重。砾岩的结构松散、弱胶结或者无胶结、砾石颗粒分布不均等、形状也各有差异[1]。因此，对该地区砾岩层的岩石力学分析是非常有必要的。砾石层是地球环境变迁和物质迁移等信息记录的重要载体[2]。前人在大北-博孜砾岩层的研究主要为获得构造解释模型[3-8]，以及提高地震数据的质量[9-10]、储层的敏感性研究[11]和油气成藏[12]。针对一些钻井难点及事故，结合现场实践经验，提出了一些建议及控制措施[13]，但对于砾岩层的力学性质及影响因素研究极少。在砾岩力学性质方面，前人的研究主要是单因素影响分析：在砾岩岩石力学测试过程中明显观察到的，砾石强度的限制因素是砾石与胶结物，这使得砾岩的岩石力学相关性扩展到非常规岩石类型时成为必须谨慎考虑的问题[14]。从研究的砾岩的矿物学特征来看，胶结物的百分含量与工程性能具有显著关系[15]。依据室内实验，得出砾岩的抗压强度是抗张强度的12～20 倍，是抗剪强度的5～8 倍，实验值高于理论计算值，岩石的动、静弹性参数一般是线性关系[16]。Akram等[17]发现粒径分布会影响砾岩的力学强度和损伤模式；规格(尺寸)的影响(保持微观结构相同)会影响砾岩的强度和弹性模量；发现砾石材料的力学性与在三轴应力状态下砾石的强度和刚度成正比，而对胶结物的强度和刚度的依赖性可以忽略[17]。……