Influence of Rock Microstructure on Rock Strength and Drilling Rate of Penetration (ROP)

Salum Mafazy, Michael Marsh, Zijian Li, Stephen Butt

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoCalgary 2022: 75th Canadian Geotechnical Conference

Session: T5

RÉSUMÉ: Au cours des récentes opérations de forage près de la surface à une profondeur mesurée de 90 m utilisant à la fois des forages au diamant et des forages à grand diamètre, il y a eu une diminution marquée de la ROP de forage sur l'intervalle de profondeur, 50 - 55 m. Une enquête en laboratoire a été menée, qui comprenait une diagraphie détaillée des carottes, des tests mécaniques de la roche, une analyse de la taille des déblais et une analyse de la libération des minéraux (MLA). Des modèles théoriques ont été utilisés et comparés aux mesures de performance de forage sur le terrain. Il a été observé que la résistance de la roche était élevée dans l'intervalle mentionné et il est proposé que cela ait causé la réduction de la ROP. L'application MLA a montré que la composition minérale restait constante, mais la microstructure de la roche différait dans cet intervalle. Par conséquent, l'altération de la microstructure peut être le facteur contributif qui conduit à une résistance accrue de la roche et à une ROP réduite.

ABSTRACT: During recent near-surface drilling operations to a measured depth of 90 m using both diamond core drilling and large diameter drilling, there was a marked decrease in drilling ROP over the depth interval, 50 - 55 m. A laboratory investigation was conducted, which included detailed core logging, rock mechanical tests, cuttings size analysis, and Mineral Liberation Analysis (MLA). Theoretical models were utilized and compared with field drilling performance metrics. It was observed that high rock strength in the mentioned interval and it is proposed that this caused the reduction in ROP. MLA application showed that the mineral composition remained constant, but the rock microstructure differed in that interval. Hence, alteration of microstructure may be the contributing factor that lead to increased rock strength and reduced ROP.

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