1.岩石的组成（矿物颗粒与胶结物）
2.岩石三大类（火成岩、变质岩、沉积岩）
3.沉积岩类型（碎屑沉积岩、化学沉积岩）
4.沉积岩的特点（结构特点、构造特点）
5.岩石各向异性的概念
6.岩石的力学性质（受力表现出来的变形特性和强度特性）。
7.岩石的强度（抗拉强度＜抗弯强度≤抗剪强度＜抗压强度）
8.岩石在三轴应力条件下的强度与变形特性
*岩石在三轴应力条件下的强度明显增加。随着围压的增大，岩石强度增大。
*随着围压的增大，岩石由脆性向塑性转变，且围压越大，岩石破坏前呈现的也塑性越大
9.有效应力与各向压缩效应的概念；
10.岩石硬度和塑性系数的概念、计算
11.岩石硬度和塑性分级（硬度：6类，12级，塑性3类，6级）
12.岩石的可钻性和研磨性

 

一、岩石的类型及结构特点

1.岩石的组成, 岩石是矿物颗粒的集合体，颗粒之间或者靠直接接触面上的作用力联结，或者由外来的胶结物胶结。大多数岩石由两种以上的矿物成分组成。矿物是具有固定的化学成分和确定的物理性质的天然无机化合物。除了硫、碳的矿物及少数金属外，绝大多数矿物是由两种以上元素组成的化合物。主要造岩矿物一览表。

 

2. 岩石的类型,岩石可分为三大类：火成岩（岩浆岩）—由岩浆（硅酸盐）容体冷凝而成。如花岗岩、玄武岩、橄榄岩、安山岩等。

 

 

 

变质岩—火成岩和沉积岩等由于高温高压作用或外来物质的加入，改变了原来的成分、结构，变成新的岩石。如:花岗岩→片麻岩，

 

 

 

沉积岩—母岩风化后的产物经过搬运、沉积和成岩作用而形成的岩石。如泥岩、砂岩、石灰岩、白云岩、石膏、岩盐。

 

沉积岩类型

(1)碎屑沉积岩,母岩风化后的物质经机械沉积作用后形成的岩石。碎屑颗粒（岩石碎屑、矿物碎屑）由胶结物（泥质、铁质、钙质、硅质）胶结在一起。
砾岩：颗粒大于1mm。主要是火成岩、变质岩碎屑，碎屑间由胶结物充填。
砂岩：颗粒0.1~1mm。石英、长石、辉石、角闪石、云母等矿物颗粒+胶结物
粉砂岩：介于砂岩和泥岩之间的一类岩石，颗粒尺寸0.1~0.01mm。泥岩：颗粒小于0.01mm。主要成分为粘土矿物，并含有部分碎屑物质（石英、长石、云母等）。

(2) 化学沉积岩（结晶沉积）母岩风化后的溶解物质经化学沉积作用后形成晶质岩石。 碳酸盐岩—石灰岩，主要成分为石灰石（CaCO3）
白云岩，主要成分为白云石（MgCa(CO3)2）
硫酸盐岩—石膏（CaSO4） 
岩盐—石盐（NaCl）在沉积岩中：泥岩—60%，砂岩—30%，碳酸盐岩居第三位。

3. 沉积岩的特点

（1）结构特点,结构指岩石的微观组织特征，包括矿物成分、颗粒大小、形状及排列方式、颗粒间的联结情况等。
特点：矿物成分不确定、颗粒大小不等、颗粒形状多样、颗粒分布不均匀、胶结强度有强有弱。

（2）构造特点,构造指岩石的宏观组织特征，是指岩石组分的空间分布及其相互间的位置关系。如层理、页理、节理（裂隙）、孔隙度等。
层理—岩石一层层迭起来的现象。
倾斜的层状结构是沉积岩的主要构造特征。形成层理的原因：
①粒大小在纵向上的变化
②岩石成分在纵向剖面上的变化
③某些矿物颗粒的定向排列

 

(3）各向异性和非均质性

各向异性：如果物体的某一性质随方向的不同而不同，则称物体具有各向异性。
1,岩石一般具有各向异性的性质。如在垂直于和平行于层理面的方向上，岩石的力学性质（弹性、强度等）有较大的差异。
2,岩石的各向异性性质是由岩石的构造特点所决定的。
3,结晶矿物颗粒的定向排列、层理、片理、节理等使得岩石具有各向异性的特点。
不均质性如果物体中不同部分的物理、化学性质不同，称该物体是不均质的。
1,岩石一般为非均质体。这是由岩石成分、颗粒大小、颗粒间的联结强度、孔隙度（密度）的不均匀性所造成的。
2,测定岩石的力学性质时，不同部位的实验结果常存在很大的差异。因此，应采用统计学理论，取合适的均值作为代表。

1.几个概念

岩石的力学性质—石受力后表现出来的变形特性和强度特性。
弹性——岩石在外力作用下产生变形，外力撤除后变形随之消失，恢复到原来的形状和体积的性质称为弹性。相应的变形称为弹性变形。
塑性——岩石在外力作用下产生变形，外力撤除后变形不能完全恢复的性质。相应的残余变形称为塑性变形。
脆性——岩石在外力作用下变形量很小（小于3%）时就发生破坏的性质。相应的破坏称为脆性破坏。
强度——岩石在外力作用下发生破坏时的最大应力。
抗拉强度—岩石单纯受拉伸应力作用时的强度。
抗压强度—岩石单纯受压缩应力力作用时的强度。
抗剪强度—岩石单纯受剪切应力作用时的强度
抗弯强度—岩石单纯受弯曲应力作用时的强度。

2. 简单应力条件下岩石的力学性质

简单应力条件：岩石受单一外载（压、拉、剪、弯）作用。
（1）试验方法

 

 

 

（2）一般规律：

①在简单应力条件下，大部分岩石都接近弹性脆性体，岩石的破坏表现为脆性破坏。
②岩石的弹性模量与所加载荷大小及应变种类有关。当载荷较小时，弹性模量接近常数，且各种应变情况下的弹性模量相差不大。当载荷较大时，在受压缩的情况下，弹性模量将随载荷的增大而增大；在受拉伸的情况，弹性模量则随载荷的增大而减小。
③在动外力（如声波）作用下，大多数岩石服从直线虎克定律。
④一般情况下抗拉强度＜抗弯强度≤抗剪强度＜抗压强度。
⑤垂直于地层层面方向的岩石强度＞平行于地层层面方向的岩石强度。

3. 复杂应力条件下岩石的力学性质

(1) 三轴岩石试验

 

 

（2）一般规律

岩石在三轴应力条件下的强度明显增加。随着围压的增大，岩石强度增大。
随着围压的增大，岩石由脆性向塑性转变，且围压越大，岩石破坏前呈现的也塑性越大。
岩石从脆性向塑性转变的压力（围压）称为临界压力。不同的岩石，临界压力不同。
在各向均匀压缩状态下，岩石永远不会破坏。

 

4.岩石的硬度和塑性系数

a 硬度的概念:岩石抵抗其它物体表面压入的能力。石油工业中的岩石硬度是压入硬度，也称为史氏硬度，是由前苏联史立涅尔提出的。
b 硬度与抗压强度区别：硬度是岩石表面的局部抵抗外力压入的能力，抗压强度则是岩石整体抗压的能力。
c 塑性系数:表征岩石塑性和脆性大小的参数。

 

1.岩石结构

（1）对晶质岩石，由硬度较高的矿物组成的岩石，其硬度也较高。如玄武岩（斜长石、辉石，6）＞白云岩（4）＞石灰岩（3）。
（2）砂岩的强度随着石英（7）含量的增加而增大;硅质胶结＞钙质＞铁质＞泥质。
（3）同种岩石孔隙度增大，密度降低，强度降低。因此，岩石的强度一般随埋藏深度的增加而增大

 

 

2. 井底各种压力

（1）有效应力（外压与内压之差）越大，岩石强度越大，塑性越大。（各向压缩效应）。
（2）井内液柱压力与孔隙压力之差越大，岩石强度越大，塑性越大。

3. 载荷性质的影响

岩石对动载的抗力要比静载大得多。随着冲击速度增大，硬度增大，塑性系数减小。但在冲击速度小于10米/秒时，岩石硬度和塑性系数变化不大，接近于静载时的数值。
在10000米深度范围内：
强度：岩盐＜泥页岩＜石灰岩＜石膏＜白云岩；砂岩强度取决于胶结物及胶结程度。
塑性：岩盐＞石灰岩＞泥页岩＞石膏＞白云岩＞石英岩

1. 岩石可钻性(RockDrillability）

（1）概念:岩石可钻性可理解为岩石破碎的难易性，它反映了是岩石抵抗钻头破碎的能力。
（2）评价方法在钻压889.7N（200磅）、转速55r/min的固定条件下，用直径31.75mm（1-1/4in）的微型钻头在岩心上钻孔，以钻进2.4mm孔深所需要的时间td,作为岩石可钻性指标，由此把岩石分为易钻的和难钻的。为应用方便，常用Kd=Log2td作为可钻性指标，称为可钻性级值。
2. 岩石研磨性（RockAbrasiveness）岩石磨损钻头切削刃材料的能力称为岩石的研磨性。至今尚没有统一的测定岩石研磨性的方法和分级标准。