钻探岩芯破坏规律探究

作者：李诺帏; 谢谟文; 张晓勇; 杜岩; 李远

来源：矿业研究与开发, 2021, 41(12): 63-71.

DOI：10.13827/j.cnki.kyyk.2021.12.027

• 岩芯破坏
• 应力条件
• 应力分布
• 应变能密度
• 钻进速度
• 钻进方位

以三山岛金矿地质勘探钻孔取芯为研究背景,通过统计调查,将岩芯破坏形态分为3种:岩芯断裂成凹凸饼状、岩芯沿纵向破碎以及岩芯裂而未断。基于该矿区岩性以及地应力环境,应用3DEC数值模拟技术对钻孔取芯进行试验分析。通过监测双向等围压条件下岩芯径向应力分布情况,发现在弹性阶段应力主要集中在岩芯底部下方;通过分析最大主应力、最大剪应力、应变能密度云图,得出岩芯最易破坏的位置位于岩芯底部最外缘附近。分别以加载双向等围压、双向不等围压与三向围压为应力条件,根据破坏单元动态分布与应变能密度动态云图分析各种应力条件下岩芯破坏形式。分析结果表明:(1)双向不等围压与双向等围加载条件下,岩芯破坏几何形式不同;(2)双向围压条件下,岩芯断裂形式为岩芯外缘张拉破坏、岩芯轴心部分拉剪破坏;(3)双向等围压条件下,钻进速度影响岩芯是否发生断裂;(4)在三向围压条件下,当钻进方向与最小水平主应力夹角小于30°时,岩芯破坏位置为岩芯底部,当这一夹角大于30°时,岩芯不仅底部发生破坏,沿轴线方向也发生劈裂破坏。通过试验,揭示了岩芯破坏规律,为研究岩芯破坏反演地应力以及钻探方位选取提供了参考。

• 单位
  北京科技大学