申请/专利权人：西安理工大学

申请日：2020-01-15

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN111209684B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G01N33/24;G06F115/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2020.06.23#实质审查的生效;2020.05.29#公开

摘要：本发明公开了一种基于随钻监测技术的岩石强度参数的超前预报方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、开展现场岩石随钻监测试验，得到切削力与给进力的关系，进而计算金刚石刀片的前角a，金刚石锯片的切削面与压缩破碎区之间的接触摩擦角θ；步骤2、由步骤1得到的金刚石刀片的前角a、金刚石锯片的切削面与压缩破碎区之间的接触摩擦角θ，计算完整岩石的内摩擦角步骤3、由得到的a、θ、分析钻探过程中切削力与每转穿透深度切削力，根据切削力与每转穿透深度间关系，计算完整岩石的粘聚力C；步骤4、基于粘聚力C和内摩擦角计算完整岩石的无侧限抗压强度UCS。本发明解决了现有技术中存在的岩石强度参数测量方法局限性大的问题。

主权项：1.一种基于随钻监测技术的岩石强度参数的超前预报方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、开展现场岩石随钻监测试验，得到切削力与给进力的关系，进而计算金刚石刀片的前角a，金刚石锯片的切削面与压缩破碎区之间的接触摩擦角θ；所述步骤1具体按照以下步骤实施：开展现场岩石随钻监测试验，岩石的钻探旋转过程分为两个阶段：穿透和切削，如果钻孔是由摩擦过程控制的，则切削力与给进力：Ft–Fn关系的数据点遵循具有高截距的线性路径，如果钻孔以切削为主，则Ft–Fn关系的数据点遵循过起始点的线性路径，当给进力小于切削点时，钻孔以切削为主，切削力与给进力之间的关系如下： Ft为切削力；Fn为给进力；a为金刚石刀片的前角；θ'是切削面的接触摩擦角；当给进力大于切削点时，切削力与给进力之间的关系如下： 其中，A是切割的垂直横截面面积；C是完整岩石的粘聚力；θ是金刚石锯片底面与岩石之间的接触摩擦角；是完整岩石的内摩擦角；是完整岩石与压缩破碎区之间的摩擦角；当给进力大于切削点时，Ft–Fn关系的数据点遵循过高截距的线性路径，直线的斜率即为tanθ的大小，直线斜率为已知量，从而求得金刚石锯片底面与岩石之间的接触摩擦角θ；由于钻头材料在切削面和端面磨损面的均匀性，切削面的接触摩擦角θ'和金刚石刀片端面的接触摩擦角θ认为相等，即θ'＝θ，代入公式1，从而得到金刚石刀片的前角a；步骤2、由步骤1得到的金刚石刀片的前角a、金刚石锯片的切削面与压缩破碎区之间的接触摩擦角θ，计算完整岩石的内摩擦角所述步骤2中完整岩石的内摩擦角具体计算如下： 步骤3、由得到的a、θ、分析钻探过程中切削力与每转穿透深度切削力，根据切削力与每转穿透深度间关系，计算完整岩石的粘聚力C；所述步骤3中完整岩石的粘聚力C计算如下：钻探过程中切削力和给进力计算如下： 其中，A≈Bh2，B是刀具的形状参数，h是每转穿透深度，通过钻探数据，得出切削力与每转穿透深度的关系：在切削阶段以及切削与摩擦阶段，切削力随着穿透深度的增加而线性增加，得到两条趋势线：切削阶段：Ft切削点，Ft-h关系的数据点遵循过起始点的线性路径；切削与摩擦阶段，Ft＞切削点，Ft-h关系的数据点遵循过过高截距的线性路径；通过切削力与每转穿透深度的关系曲线，已知切削阶段：Ft切削点，Ft-h关系线性路径的斜率： 从而求得完整岩石的粘聚力C；步骤4、基于粘聚力C和内摩擦角计算完整岩石的无侧限抗压强度UCS。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西安理工大学 一种基于随钻监测技术的岩石强度参数的超前预报方法

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