CN1081721C - 测定岩石抗压强度的方法 - Google Patents

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Abstract

一种测定岩石抗压强度的方法，包括：测试多个有类似岩性的原生岩石样品，以便为每个样品分别确定对应于抗压强度和孔隙度的值。产生第一系列成对的抗压强度和孔隙度电信号，每一对信号分别对应于相应一个样品的抗压强度和孔隙度的值。通过计算机处理这些信号，以便外推附加的这样一些成对的信号，并且产生第二系列电信号，第二系列电信号对应于随孔隙度而变的抗压强度。第二系列信号可对应于非侧限的抗压强度，并且可以使用对应于影响岩石抗压强度的其它条件的电调节信号进一步处理第二系列信号，以产生一个累加系列信号。

Description

测定岩石抗压强度的方法
本发明涉及岩石抗压强度的测定，具体说来本发明可应用到用来沿一指定轨迹钻一井孔的钻井计划的制定和/或修正。
为了沿一井孔轨迹确定和预计岩石的抗压强度，已经提出了各种各样的方案。在一种这样的方案中，提出的建议是，使岩石的抗压强度和剪切式声速测井的过渡时间直接相关。剪切式测井的费用相当昂贵。此外，由于在实践中极少去测量剪切过渡时间，所以通常必须从压缩式声速测井的过渡时间导出剪切过渡时间。然而，这种方法既没有把孔隙度、侧限应力效应、或应力随时间变化考虑在内，又没有把诸如倾角和温度之类的其它相关物理条件考虑在内。最后，这种方法的精度可能会受到岩石均地层中的微观裂缝的影响。
还有些人建议，只使用钻井期间施加的力返回去计算岩石强度。这些力很少有直接测量的。因此通常必须从其它参数外推出这些力。还是这样，既没有把孔隙度、侧限应力、应力随时间变化考虑在内，也没有把可能影响岩石抗压强度的其它上述物理性质考虑在内。
在下一个例子中，从弹性模量推出岩石强度。这种方法不仅具有和以上所述的现有技术相似的缺点，而且此外，至外仅对没有受到超过其弹性极限的应力作用的岩石才是有效的。
由E.C.Onyia所著的“Relationships Between FormationStrength，Drilling Strength，and Electric Log Properties”(在地层强度、钻井强度、和电测井性质之间的关系)(Societv of Petroleum Engineers石油工程师学会，论文NO.18166，1988年10月)的确使抗压强度和孔隙度相关联，但没有考虑各种不同岩性之间的差异，例如与页岩不同的沙岩。这种方法在最大或最小孔隙度值附近给出错误的结果，并且和上述其它方法类似，没能把应力随时间变化考虑在内。
本发明提供一种测定岩石抗压强度的方法，该方法导出作为孔隙度函数的抗压强度，此外还和岩性比值有关。
在优选实施例中，不仅把应力随时间变化考虑进去，而且还使用侧限应力、以及其它物理性质(如温度、和层面取向、或“倾角”)来改进测定。在沿井孔轨迹的井孔钻井期间和/或在此之前，可利用这种测定来确定沿井孔轨迹的各个位置的岩石的强度。
具体来说，本发明的方法按其最基本的形式包括如下步骤：测试多个具有类似岩性的原生岩石样品，从而对每一样品分别确定一个抗压强度和一个孔隙度。在一个实施例中，希望各个原生岩石样品具有相互不同的孔隙度。
从这些测试数据产生第一系列成对的电信号。在此第一系列中的每一对信号包括一个抗压强度信号和一个孔隙度信号，分别对应于相应的一个原生岩石样品的抗压强度和孔隙度。使用计算机处理该第一系列信号以外推附加的这样一些成对信号，并产生第二系列电信号，所说第二系列电信号对应于随孔隙度变化的抗压强度。
收集和制备岩石样品的过程对每个样品中的岩石施加应力。例如岩石会被施加应力不仅超过了它的屈服点或弹性极限，而且超过了它的塑性极限或单轴抗压强度值。所以本发明的优选实施例在导出上述第二系列信号过程中把样品应力随时间的变化考虑在内。为此，用迭代方法处理对应于某种特性的电信号，以产生多个第二系列信号，并且使用对应于一个函数的多个第二系列之一作为该第二系列，可以实现导出上述第二系列，所说函数的图形表示为一对数下降曲线，该对数下降曲线在抗压强度对孔隙度的笛卡儿图形上与对应于第一系列信号的一群数据点的上周边拟合得最靠近。实际上这意味着，在产生第二系列信号中使用的岩石样品只有至少受过收集和制备过程应力作用的岩石样品。
在优选实施例中，在测试原生的岩石样品中确定的抗压强度是非侧限抗压强度，并且通过用调节信号进行处理来调节第二系列信号，以产生把影响抗压强度的附加条件考虑在内的一个累加系列信号，这些条件最好包括侧限应力。
为了产生用于调节的应力调节信号以便把侧限应力考虑在内，在横向侧限条件下测试多个具有和原生样品岩性类似的岩性的次生岩石样品。在一个实施例中，希望多个次生岩石样品具有相互不同的孔隙度。对于每一样品，再次确定一个侧限抗压强度和孔隙度。产生第三系列成对的抗压强度和孔隙度电信号，对其进行处理以外推附加的这样的成对信号，并且产生对应于侧限抗压强度的第四系列电信号，所说侧限抗压强度随孔隙度而变。如果不存在对其它条件的调节，则可使用该第四系列信号作为累加系列信号。通过把第四系列信号的图形表示曲线拟合到对应于第三系列信号的一群数据点的上边缘，再次将应力随时间变化考虑在内。
调节信号还可能对应于抗压强度变化的函数，所述抗压强度变化是由岩石层面倾角和/或温度之类的其它条件引起的，其中再次将应力随时间变化考虑在内。
在任何情况下，最好针对至少一种另外的岩性重复进行测定，并且可在钻井之前和/或实时地使用这两个最终的累加系列在沿穿过包括该一种或多种岩性在内的岩石的井孔轨迹的多个位置模拟岩石的原地抗压强度。关于又使用这一模拟产生和/或周期性地修改沿该轨迹的钻井计划。该计划可能包括如下因素：对于钻井不同部分的钻头的选择、钻压的选择、转速、以及其它可能的因素。这些其它因素甚至可包括井的精确轨道或轨迹。具体来说，模拟的抗压强度可能指示：在沿原来提出的轨迹的一个特写点该井可能是不稳定的，即有可能坍塌，并且有可能在各个不同位置再次使用模拟的抗压强度略微改变一点轨迹的避免出现坍塌问题。
在本发明人的序列号为No.08/621,411(现为美国专利No.5,794,720)、名称为“Method of Assaying Downhole Occurenceand Conditions”(测定井下的产状条件的方法)的申请中，以及与之同时递交的序列号为No.08/621,414(现为美国专利No.5,704,436)的、名称为“Method of Regulating DrillingConditions Applied to a well Bit”(调节加到钻头上的钻井条件的方法)的申请中，全面描述了对于按本发明产生的岩石抗压强度测定的这种实际应用的具体的并且是高度优选的实例，这里明确地参考引入了它们的内容。然而，应强调的是，按本发明产生的岩石抗压强度测定还可用于选择钻井钻头、选择钻压和转速、以及确定其它的钻井计划因素等的其它方法中。岩石强度测定值甚至于可简单地基于操作员的经验用作一般操作指南。
在任何情况下，对于原地模拟，可以确定用于井孔轨迹的岩石的位置特性，其中包括孔隙度和类似于用来产生前述的调节信号的物理性质的其它物理性质。产生对应的信号，并且用累加系列信号去处理这些对应的信号，以产生在对应位置对应于岩石原地抗压强度的信号。
然而，为了产生位置信号，最好把专用于该轨迹的附加条件考虑在内。这些附加条件可包括：井孔中流体和周围地层中流体之间的压力差，称为失衡、由于这载引起的有效应力、和/或由局部地质应力场引起的有效应力。
通过以下的详细描述、附图、和权利要求书，将使本发明的各种其它特征和优点、和/或它的优选实施例变得更加清楚明白。
图1是本发明的一个典型实施例的概括性的示意图；
图2是表示岩石在受到应力作用时的行为的曲线图；
图3是表示第一、第二、第三、和第四系列电信号的曲线图；
图4是表示在一特定实例中的准确曲线拟合的、类似于图3的曲线图；
图5是一曲线图，它针对相当低的孔隙度的岩石，对应于相对倾角的调节信号的导出过程；
图6是类似于图5的曲线图，但针对的是相当高的孔隙度的岩石；
图7是类似于图5的曲线图，它针对相当低的孔隙度的岩石，表示温度调节信号的产生过程；
图8是类似于图7的曲线图，它针对的是相当高的孔隙度的岩石。
在描述本发明本身之前，考虑沉积岩在受到应力作用时的某些特性是有益的。
图2表示的是沉积岩的典型应力-应变曲线。该曲线展示出四个区OA、AB、BC、和CD。点C的应力值被定义为单轴抗压强度或塑性极限，并且是一个特定的岩石样品在不破损(削弱)的条件下可以承受的最大应力。在区OA和AB，岩石主要表现出弹性行为。即，在该区的应力加载和卸载使岩石产生可以忽略的永久变形。点B被定义为屈服点或弹性极限，点B是从弹性区OB过渡到塑性区BC的转折点。把岩石上的应力加到它的塑性区，在卸载时总要引起永久性的变形，并且可能引起断裂。若重新给岩石加应力，将使曲线遵循一条不同的路径，这个路径在点C之前的塑性区和原来的曲线重新结合。虽然岩石永久性的变形了，但它仍保持它原来的强度(如果还没有断裂的话)。在塑性区BC，岩石在不失去它的承受最大负荷的能力的条件下能够保持永久性的形变(当然，如以上所述，岩石不总是这样，很可能发生断裂)。区CD被定义为脆性区。这里，岩石承受负荷的能力随形变的增加而减小。换言之，脆性岩石永久性地削弱了，连续加载和卸载循环将使岩石进一步削弱。在脆性区形成微观裂缝使岩石基体削弱。脆性区的岩石在逐渐断裂的状态。在点D的值处，完全断裂肯定要发生(如果还没有发生的话)。
现在回到发明本身，并且参照图1，描述一个典型的实施例。该实施例模拟岩石沿井孔轨迹的抗压强度。为方便起见，图中只表示出一个钻头14，钻头14已经开始沿该轨迹钻出一个井孔12，井孔2的其余部分用线1表示。然而，如下面将要全面说明的那样，所述的模拟方法可在开始钻井前进行，以及/或者在正在进行钻井时实时地进行。
按照本发明，无论如何，在实际模拟之前，至少进行一次抗压强度测定。为了完成这样一种测定，要对沿轨迹1产生的多个原生的岩石样品的岩性进行测试，如步骤方框16所示。在16处测试的样品的岩性是相当纯的，如真少岩或真页岩，地质学的技术人员会对原生岩石进行分类的。岩石的岩性还可以是沿轨迹1的预期的类型。如果期望，并且如果从一特定场地得到足够多的岩芯样品，测试的样品可以来自将要钻孔的井14的场地，并且最终的测定可以取最佳局部回归曲线的形式并且对应于信号系列，根据所说最终测定进行所说模拟。然而，结合开发本发明的至今的调查研究表明，这是不必要的，因为来自各种不同位置的岩性相似地样品趋向于产生几乎相同的结果。
在框16中表示的只是一个典型的样品18，但应理解，对多个原生岩石样品中的每个样品都可进行相同类型的测试。具体来说，所说的测量对于每个样品都要分别确定抗压强度和孔隙度。孔隙度由本领域中公知的几个标准方法中的任何一个方法确定。如框16中箭头所示的平行于样品中心轴向样品施加压力直到样品断裂为止，从而可确定抗压强度。这里用符号σ1表示使样品断裂的强度，这个强度就是该样品的抗压强度。样品将沿一倾斜平面f断裂，这里岩性的特征，该平面是最大应力平面。通过非侧限的抗压应力来测试多个原生样品，并且因此当加上力σ1时这些样品在侧面没有得到支撑。
如图所示，样品是圆柱形的，并且为了在步骤16进行测试，对样品进行切割，使样品的任何岩层或层面20都垂直于圆柱的轴。应仔细切割岩芯样品并制备成标准的测试尺寸，要小心仔细不要给样品带来最小的损坏。在本领域的普通技术人员可以得到的任何数目的参考著作中都详细地描述了用于抗压强度准确测试的其它标准，这里详细重复它们。
由于抗压强度强烈地依赖于颗粒间的胶接作用，并且孔隙度是颗粒间胶接作用的一个度量，所以这里使用孔隙度作为确定基线抗压强度的主要标准或变量。这不仅比现有技术所用其它标准更加准确，而且更加容易并且更加实际，因为如上所述，孔隙度很容易在试验室测量，而且还可以在钻井操作过程中进行日常例行确定。
在已经测试了所有的原生样品、并且已经确定了它们的相应非侧限抗压强度和孔隙度以后，产生第一系列成对的电的抗压强度和孔隙度信号，以便在计算机24中处理，如线25所示。每对信号分别对应于相应的一个原生样品的抗压强度和孔隙度。
参照图3，由实线的数据点22组成的下方的“群”对应于相应原生样品的成对的孔隙度和抗压强度，它们和抗压强度相对于孔隙度的笛卡儿图形相关联。
(在整个本说明书中，无论何时引用数值、和/或它们的图形表示、和/或计算值、或这些数值或表示的其它操纵管理，都应该理解，通过使用适当编程或配置的计算机(如，24)来处理相应的电信号，都能完成这些操纵。)参照图3，可以看出，孔隙度极其相似的样品测出有不同的抗压强度。这是因为，在样品的获得和制备过程中，不可避免地必须对每个样品的至少某些岩石施加压力，即至少对样品的周边附近施加压力，使其达到单轴抗压强度或塑性极限(再次参看图2的C点)；并且，某些样品受到的压力比其它的样品大。这种损坏在这里一般称为样品的“应力随时间的变化”。
该方法在这一阶段的初始目的是为使以下面将更加全面描述的方式适当配置和编程的计算机24能处理一系列的成对信号22，以便外插这些附加的信号对并产生对应于非侧限抗压强度的第二系列电信号，所说非侧限抗压强度是孔隙度的函数。
在典型的现有技术方法中，不管是依赖于孔隙度还是依赖于任何其它的基本标准，当出现这样一“群”数据点时，一般来说，实际的作法是，产生一个函数，该函数用图表示为穿过群的垂直中心的一条曲线。然而，按照本发明，为了对在收集和/或制备样品过程中产生的上述的应力随时间变化进行校正，第二系列应使其可用图形表示为大体沿数据点群22的上周边通过的一条曲线mu。(如这里所使用的，“对应于”意指在功能上相关于…，无论是一个信号相关于一个物理现象(或数值)、一个信号相关于另一个信号、或者一个物理现象(或数值)相关于另一个物理现象(或数值)全是如此；在一个信号相关于一个物理现象的情况下，“精确对应于”意指：该信号准确转换成或变换成所研究的这个现象的值或数据。)
在本发明中，已经发现，曲线mu一般取如下形式：
    σu＝Seσumax+(1-Se)σumin  …(1)
其中
    Se＝(1-φ/φmax)α                       …(2)
    σu＝非侧限抗压强度
    σumax＝最大非侧限抗压强度(在零孔隙处)
    σumin＝最小非侧限抗压强度(在最大孔隙处)
    φ＝孔隙度
    φmax＝最大孔隙度
    α＝一个矿物学值
注意，Se被定义为“有效硬度”。方程(2)是一个方便的数学定义，因为从理论上看，如果岩石的孔隙度不管何时达到最大值，就不会有任何颗粒间的胶接作用，因此抗压强度为零；换句话说，岩石可能会破碎；以上对于Se给出的公式在孔隙度最大时产生出必要的最小值0。还要注意，矿物学值α是经验的岩性比值。
由于方程(1)表示如图3所示的曲线mu的一般形式，即对数下降的，所以α可以被认为是确定该曲线相对于连接曲线mu的两个端点的一条直线(未示出)的凹度大小的值。因此，一种方法是使用计算机24按迭代方式处理可能对应于φmax的电信号、以及对于σumin、σunax、和α的成对值，从而产生方程(1)规定的形式的几个可能的第二系列；用图形方式输出(如标号17所示)或按其它方式表示在抗压强度相对于孔隙度的笛卡儿图形上的这些曲线，以及对应于第一系列中的成对信号的那些点，如22；然后，选择其输出曲线能被可视地看见并达到最靠近拟合的程度、或者其输出曲线位于数据群的上周边附近的那些可能的第二系列，再次如图3所示。
为了进一步弄清楚“拟合”一个数据群的上周边的含义，现在参照图4。可以看出，图4中的曲线mu′是取已知关系的形式，并且尽可能接近数据群的上周边拟合的曲线实际上只通过两个数据点，具体说即22′和22″，并且接近第三个数据点22。这说明了两个重要的问题。第一，大多数数据点完全集中在曲线mu′的下方，并且按照通常的想法，点22′、22″和22完全可能被认为是偏差，并从分析的数据中除掉；在任何情况下，该曲线都有可能穿过整个数据群的中心，这可能产生截然不同的结果。然而，实验表明，mu′事实上代表了所述数据群的正确的信号系列。第二，正确形式的并且具有最佳拟合的曲线穿过所有重要的(上边缘)数据点是不必要的，并且，有时的确是不可能的。在这种情况下，该曲线不会准确地穿过点22，事实上在22下方通过，并且如果给出对数下降的必要形式，该曲线仍旧代表对所研究的数据群的上周边的最佳拟合。
上述方法利用了通过计算机24对所述信号进行迭代处理、和人的交互作用的组合，即相对数据群可视地检查各种可能的第二系列曲线以获得最佳拟合。在另一个实施例中，可对计算机24编程或配置，以完成整个拟合过程。
无论如何，通过把曲线mu或mu′拟合到数据群的上周边，就可保证：使用在收集和制备中损伤最小的那些样品来产生方程(1)表示的关系，并且把损伤较大的那些样品丢弃掉。因此，所考虑的正是样品应力随时间的变化，从而对所研究的岩石岩性的非侧限抗压强度提供更加准确的测定，像它在自然界中可能发生的那样(原始的岩石强度)。
再次参照图3，可以看出，数据点22不包括孔隙度φ的值为零的数据点，因此不包括抗压σ最大的任何一点。类似地，如以上所述，不存在φ为最大值并且σ为零值的点22。然而，对于上述的处理，非常期望的是产生曲线mu的系列，从而使曲线mu的确可延伸到这样一些最大和最小孔隙度值以及成对的抗压强度σumax和σumin，因为曲线mu(在下面要说明的模拟中要使用)将要覆盖所有可能的情况。
进而，重要的是要确定第二系列信号的边界，以及确定用前述的最大孔隙度通过曲线mu表示的对应函数的边界，如由线lb所示。这可以保证比在一直向下延伸的曲线mu而和图3中的φ轴相交的条件下得到的模型更加准确。这是因为，在曲线和φ轴相交的点，人们可能会取100％的零抗压强度和最大孔隙度的状态。然而，在自然界，这种状态不会发生。事实上，在自然界中存在的任何岩石在较高的σ值和较低的φ值都可能会破碎，即，达到取大孔隙度和最小抗压强度。类似地，按以上所示的方式定义有效硬度Se而不使用更加方便的硬度定义1-φ的理由是，在真的最在孔隙度使Se变为0的方便性，这再次更加准确地反映了自然界的岩石行为的表现方式。
虽然，在优选程度较差的实施例中，可以使用对应于方程(1)和曲线mu的第二系列信号来模拟或至少“估计”在开发一个钻井计划中必须评估的各种条件，但非常期望的是，针对影响岩石抗压强度的各种条件，调节方程(1)中指定的相互关系，并且因此调节了相应的第二系列信号。换言之，方程(1)和曲线mu代表了岩石在标准条件下的行为。因此，要用第二系列信号去产生并处理对应于和这些条件(一个或多个)相关的值的电调节信号，以产生对应于调节的抗压强度的累加系列电信号，抗压强度不仅是孔隙度的函数，而且是这些其它条件的函数。
优选进行这种调节的条件中的最重要的条件是侧限应力对岩石的作用结果，像它在自然界中发生的那样。为了针对侧限应力调节方程(1)和相应的系列信号，可使用以下的约定：
如以上结合步骤框16描述的，收集并制备次生的多个岩石样品，它们的岩性和原生的多个岩石样品基本相同。如步骤框26所示，沿轴向施加压力，直到在抗压强度σ1处样品断裂为止，如用类似的参考箭头所示，从而在这些次生的样品上完成类似的抗压强度测试，次生样品的一个示范样品表示在28处。然而，在这些测试中，样品在横向受到侧限应力σ3的约束，如用类似的标号矢量表示的那样。现在，将描述全都在一指定的侧限压力σ3下进行的一组这样的测试；当然，如下面将要说明的，最好使用不同的侧限压力对另外一些组的次生的样品重复这一步骤。当然，就原生岩石样品的测试而论，先要确定每个样品的孔隙度，而后再进行抗压测试。
因此，对每个样品，再次确定侧限抗压强度σ1和孔隙度φ。产生第三系列成对的侧限抗压强度和孔隙度电信号，以便在计算机24中处理，如线30所示。对于次生的样品中的一个对应的样品，每一个这样的信号对都分别对应于侧限抗压强度和孔隙度，并且通过图3中的中空数据点32形象地表示出这些信号对。通过计算机24处理该第三系列成对的信号，以便能外插这样一些附加的信号对，产生对应于作为孔隙度函数的侧限抗压强度的第四系列电信号，并由曲线mc作图形表示。再有，这一曲线有可能是计算机24输出17之一。
由于矿物学值α对所研究的岩性的所有岩石样品来说都是常数，不管经测试侧限的还是非侧限的都是这样，并且由于在导出对应于曲线mu的系列信号的过程中α已被确定，所以可以把诸如mc之类的曲线拟合到数据点32的群的上周边，而不需要迭代这么多的变量。具体来说，曲线mc，对应的函数、以及第四系列信号可以作为曲线mu的调节形式，它的相应的对应函数和信号系列进行观察，并且事实上可被用作先前提到过的累加系列，其条件是：侧限应力是调节方程(1)的唯一条件。在本发明中已经发现，这个第四系列信号，即一个累加系列，当作为第二系列信号的调节值观测时，具有如下形式：
σc＝se[σumax+Δσmax(σ3/σ3max)β]+(1-Se)[σumin+Δσmin(σ3/σ3max)β]
                                                         …(3)
 其中：
 σc＝侧限抗压强度
 σ3＝侧限应力
 σ3max＝测试期间施加的最大试验室侧限应力
 β＝主应力关系值
Δσmax＝在零孔隙度和最大侧限应力下(φ＝0，σ3＝σ3max)岩石强度
         的最大增加
Δσmin＝在最大孔隙度和最大侧限压力下(φ＝φmax，σ3＝σ3max)岩石
         强度的最小增加。
注意，方程(3)中代表变化的项，即Δσmax和Δσmin，指的是对于相同的对应孔隙度值的相对于非抗侧限抗压强度的变化。还有，为了理论上正确可针对标准条件调节表达式(σ3/σ3max)，但为了简单起见这里将其省略，因为这个差别是可以忽略的。
虽然为了和刚刚描述的典型实施例中结合曲线mu描述的目的相似的目的、通过最大的孔隙度(以及对应的最小抗压强度)确定曲线mc的边界是很重要的，但已经这样做了，因为对于一种指定的岩性的最大孔隙度是一个常数，并且不随侧限压力或应力而改变。
在这一点上应注意的是，虽然我们针对在一个侧限压力σ3下测试的一个指定组的次生的样品正在讨论诸如mc之类的曲线的曲线拟合过程，但在不同的侧限压力下还这样分别测试了其它组的次生的样品，因此在方程(3)中存在两项：σ3和σ3max。σ3max对应于在这些测试中所用的最大的这种侧限压力。(这里假定：选择该测试过程σ3max，使其大于对于准备模拟其强度的在其原生位置的岩石所预期的任何侧限应力，但又不能过高；在优选程度较差的实施例中，方程(3)中的项σ3max可以用测试中使用的任何一个指定的侧限压力代替。)
现在回到曲线拟合一群数据点(如32)的上边的过程，其中α是已知的，最简单的作法是从数据点群和对应的信号(从在σ3max的测试导出)开始，并且我们假定点32来自于那个组。我们暂时设β＝1。如先前提到过的，从结合方程(1)描述的以前的方法步骤可知，α(α包含在Se中)是已知的，并且已知曲线mc的形式是由方程(3)给定的。因此，为了把曲线mc拟合到从最大侧限压力σ3max处的测试导出的数据点32的群的上周边，可以简单地迭代项Δσmax和Δσmin，直到按可视方式看见看见一个良好的曲线拟合时为止。因此，虽然曲线mc的形式可以作为输出17产生、而输入17来自于和点32对应的信号的处理，并且这些信号对应于方程(1)，但最好的作法还是借助于人的可视交互作用实现最终的曲线似合、和对于Δσmax、Δσmin、σcmax(见图3)、和σcmin的最终值的确定。注意到以下情况也是有益的：可以推想，在曲线mc拟合来自最大的测试侧限压力的数据群的情况下，可把Δσmax看作为图3中点σumin和σcmax之间的距离，并且类似地，把项Δσmin看作为点σumin和σcmin之间的距离。
如先前所述，测试几组次生的样品28，每一组在一对应的侧限压力σ3作用下。直至这时，我们一直在讨论对于这些样品组中的一个组(即，在最大侧限压力下测试的那个组)产生对应于mc形式的曲线的第四系列信号的问题。现在考虑到：对于几个这样的测试样品组，按以上所述的方式产生这样的附加的第四系列信号，还令方程(3)中的β等于1，并且用在测试相应组次生的样品中使用的实际侧限压力代替σ3max。这一过程将产生对应的附加的第四系列信号，所说附加的第四系列信号对应于相应的数据点群(未示出)的曲线(未示出)的精确形状或形式。然而，除非对于所研究的岩性来说真正的β值恰好等于1，这些附加曲线的位置不会沿着它们的对应的数据点群的上周边。因此，对于β，我们要重复不同的值，直到这些另外的曲线的确准确地拟合它们的数据群的上周边时为止。这对β产生一个最终的实际值，借此可使方程(3)对于所有可能的侧限应力都通用，并且方程(3)变成对应于累加系列信号的方程，其条件是：侧限应力是用于调节对应于方程(1)的系列的唯一条件。
在刚刚定义的典型实施例中，处理在步骤框26收集的数据和相应信号的所有步骤可被认为是由通用方程(3)产生的一部分步骤，并且因些是产生累加系列的一部分步骤(即使如以下所述加上附加的调节因素)；并且，为了本发明的需要，可把对应于数据点(如，32)的电信号(第三系列)、诸如mc之类的曲线(第四系列)、和/或β值都看作是“应力调节信号”。在另一些实施例中，可以使用另一些过程对在产生累加系列过程中的侧限应力进行调整。例如，不用方程(3)直接操作并且不使用相应系列的电信号，而是使用下述方程，也可能完成类似的过程：
Δσc＝[SeΔσmax+(1-Se)Δσmin](σ3/σ3max)β     …(4)其中：
Δσc＝由于侧限应力产生的岩石强度变化
然后，进一步处理最终的信号，即完成把方程(4)的Δσc加到方程(1)的σu上的电子学等效处理，从而得到累加系列。
在优选程度较差的一些实施例中，有可能只在一个侧限压力σ3下测试单个样品组28，通过按照和针对曲线mu的产生方式相同的方式用数据点32和它们的对应的信号进行操作产生诸如mc之类的一条曲线，然后简单地使用对应于mc形式的单个曲线的信号系列作为累加系列。的确，在这些优选程度较差的实施例中。有可能会在没有进行任何非侧限应力测试16和有关处理步骤的条件下作到这些。然而，应当理解，从这样一个系列进行的模拟可能和从由方程(1)和曲线mu代表的系列进行的模拟有相似的缺点：该模型可能只对一个侧限条件是真正有效或完全准确的。
最好，进一步调节方程(3)和对应的电信号系列，以便计及由于岩石层面倾角的不同引起的抗压强度变化。对于诸如页岩之类的明显成层的岩石，取向对岩石强度的作用可能是很大的。例如，在约55°的临界相对倾角，已经观测到约40％的岩页强度的最大减小。当层面与最大剪切应力的内平面重合时(见框16)，这个临界倾角发生。因而产生附加的电调节信号，即对应于这些变化的取向调节信号。
使用多个第三纪的样品36，该样品的岩性类似于至今所涉及的岩性，但它的层面38相对于圆柱形样品的中心轴有一倾斜角度。
对于几组这样的样品，在如步骤框34所示的非侧限条件下进行测试，每组样品具有不变的孔隙度中，但具有不同的层面角θ。如线35所示，产生相应的抗压强度、孔隙度、和层面角信号，以便由计算机24处理。
图5中的曲线表示：对一个指定的孔隙度φ抗压强度随相对倾角θ的变化方式。(对于本申请，“相对倾角”意指相对于钻孔轴的倾角，而不是相对于地面的倾角。如果相对倾角θ是0°，则层面垂直于钻孔轴；如果相对倾角θ是90°则层面平行钻孔轴。)在本发明中已经发现，θ/σ关系可由m0形式的一条曲线代表，并且该曲线一般来说对应于下述形式的方程：
σco＝ Se[σumax+Δσmax(σ3/σ3max)β](1-comax)    …(5)
       +(1-Se)[σumin+Δσmin(σ3/σ3max)β](1-comin)其中：对于0＜θ≤θc：
γ＝(θ/θc)π/2                                  …(6)
f1＝(σθ＝0-σθ＝θc)/σθ＝0，在最小孔隙度下   …(7)
f2＝f1，在最大孔隙度下                          …(8)
Comax＝f1sinn(γ)                               …(9)
Comin＝f2sinn(γ)                               …(10)并且，对于θc＜θ≤90°：
γ＝π/2+(θ-θc)/(1-θc2/π)                   …(11)
f3＝(σθ＝90°-σθ＝0)/σθ＝0，在最小孔隙度下…(12)
f4＝f3，在最大孔隙度下                          …(13)
Comax＝f1+f3sinn(γ)-f3                      …(14)
Comin＝f2+f4sinn(γ)-f4                      …(15)并且：
σco＝针对侧限应力和取向调节的抗压强度
σomax＝在零孔隙度的最大取向校正
σomin＝在最大孔隙度的最小取向校正
f1＝在零孔隙度并在临界相对倾角(θ＝θc和θ＝0°比较)，抗压
    强度的减小的最大百分比
f2＝在最大孔隙度并在临界相对倾角(θ＝θc和θ＝0°比较)，抗压
    强度的减小的最大百分比
f3＝在零孔隙度，平行于倾角(θ＝90°和θ＝0°比较)的抗压强度
    的增大的最大百分比
f4＝在最大孔隙度，平行于倾角(θ＝90°和θ＝0°比较)的抗压强
    度的增大的最大百分比
θ＝层面相对于井孔轴的相对倾角
θc＝抗压强度达到最小值的临界相对倾角
γ＝从当θ＝θc时达到最大值π/2的相对倾角导出的正弦函数参数
σθ＝在特定的相对倾角θ的抗压强度
n＝一个取向指数
对于一组第三纪的样品，产生一系列的电信号对，对于一个指定的样品，每一对信号都分别对应于相对倾角θ和抗压强度σ，并且可将这些信号对在17处作为诸如图5中40所示的数据点输出，并且不管怎样全能观察到。如果知道了方程(5)的一般形式，并且知道了它作为曲线mo的表示的一般形式(曲线mo是两个不同的正弦波的部分结合)，就可以把曲线mo和相应系列的信号(通过处理对应于点40的信号所产生的信号)拟合到数据点40的群的上周边；拟合的方法是：迭代估算值θc、f1、f2、f3、f4、和n，进一步处理这些信号，和/或针对如图5所示的图形表示进行至少某些人为可视干预。如以上其它地方描述过的，如果拟合了群的上周边，就等于把应力随时间变化考虑在内。
如果只测试了两组样品，则这两个组的孔隙度最好分别在零附近(这是图5所示的情况)和最大孔隙度附近(这是图6所示的情况)在图6中，对应于相对倾角θ和抗压强度σ的数据点、以及对于第二级的对应信号示于42，并且把拟合到图6中该群数据点的上周边的曲线记为mo′。
一旦拟合了至少两条这样的曲线，并且确定了为拟合这些曲线迭代的变量的最终值，就有可能确定comax和cimin的值并且产生对应的信号，它们都是最终需要求解方程(5)的未知数。因此，对应于comax和comin的信号是最终的取向调节信号，并且，如果要进行调节的因数只有侧限应力和取向，则方程(5)现在对应于累加系列信号。从概念上看，comax和comin可以作为通过垂直移动曲线mc的端点来调节曲线mc(图3)的因数被观测到，其中Se使所有的中间点产生准确的平移，从而产生对应于方程(5)的累加系列的一条曲线。如以上所述，在典型的实施例中，在非侧限条件下进行只在步骤框34要作的测试。然而，在更加详细描述的实施例中，有可能通过对在一个或多个侧限压力下测试的另一些第三纪样品组重复上述过程获得附加的数据(比较步骤框26)。
如先前所述，还有另一些等价的处理方式。例如，下述的方程对应于用于抗压强度和取向的一个组合校正信号，可把该方程简单地附加到方程(1)上以产生累加方程，并且通过处理对应于方程(7)和(1)的信号产生累加系列，计算机24当然可完成电子学等效作用(其条件是：只有压应力和取向才是要进行校正和调节的因素)：
Δσco＝Se[σumax+Δσmax(σ3/σ3max)β](-comax)
        +(1-Se)[σumin+Δσmin(σ3/σ3max)β](-comin)  (16)
在最为优选的实施例中，同样优选的作法还有，对温度引起的抗压强度变化作进一步调节，并且在本发明中已经发现，这样一种温度效应和侧限压力有函数关系。温度对抗压强度的作用效果在所研究的温度范围内大多数(但并非全部)的岩性来说一般是相当低的，例如约为2-7％。因此，只对某些岩性来说，这种作用可能比较重要。况且，在高边限压力下温度效应变得更加突出，因此就更加重要。
因为存在侧限压力和温度的这种已发现的关系，所以在由步骤框44表示的操作中最好测试更多数目的第四纪样品子组。
在本发明中，已经发现，完全调节的累加系列，即针对侧限应力效应、取向效应和温度效应，具有如下形式
σcot＝Se[σumax+Δσmax(σ3/σ3max)β](1-comax)(1-ctmax)
     +(1-Se)[σumin+Aσmin(σ3/σ3max)β](1-comin)(1-ctmin)
                                                         …(17)其中：
ctmin＝[(T-Ts)/(Tmax-Ts)]b[(σ3/σ3max)a(f5-f6)+f6]
                                                         …(18)
ctmax＝[(T-Ts)/(Tmax-Ts)]b[(σ3/σ3max)a(f7-f8)+f8]
                                                         …(19)
f5＝在最大孔隙度(φ＝φmax)、最大测试温度和最大测试侧限应力
    (T＝Tmax，σ3＝σ3max)下，抗压强度的减小的百分比。
f6＝在最大孔隙度(φ＝φmax)、最大测试温度和标准压力(T＝
    Tmax，σ3＝0)下，抗压强度的减小的百分比。
f7＝在零孔隙度(φ＝0)、最大测试温度和最大测试侧限应力
    (T＝Tmax，σ3＝σ3max)下，抗压强度的减小的百分比。
f8＝在零孔隙度(φ＝0)、最大测试温度和标准压力(T＝
    Tmax，σ3＝0)下，抗压强度的百分减小。
σcot＝针对侧限应力、取向、和温度调节过的抗压强度。
Tmax＝最大测试温度。
Ts＝标准温度。
T＝温度。
a＝一个压力-强度关系值。
b＝一个温度-强度关系值。
在步骤框44中表示的过程最好包括至少十八(18)组第四纪样品的测试。这些组样品中的第一族具有一个共用的样品孔隙度，并且孔隙度最好尽可能地低，为φ1。这一族最好包括3组第四纪样品，第一组在非侧限应力下测试，第二组在第一侧限应力下测试，第三组在另一侧限应力下测试，另一侧限应力大于第一侧限应力并且等于σ3max(步骤框26)。这些组中的每一个最好又包括至少3个子组，在不同的温度下测试每个子组(当然，在优选程度较差的一些实施例中，也可能用每个组仅有两个这样的子组进行操作)。第二族包括的第四纪样品全都具有一个共同的、相当高的孔隙度φh，并且具有按不同方式对应于第一族中的组和子组的组和子组。
图7用图形描述对于来自这个第一族的测试结果的上周边曲线拟合状况。因此，对于曲线mT1、mT2、mT3上的所有点的孔隙度φ1都是相同的，并且是相当低的。曲线mT1反映了抗压强度σ在没有任何侧限应力的条件下随T温度变化的方式；曲线mT2表示随第一(较低)侧限应力的这种变化；并且，曲线mT3表示：在系列测试中使用的最大侧限应力下侧限的样品的这种变化。因此，图7中的每一曲线描述了上述测试子组之一，因此当孔隙度和侧限应力对于每一子组为常数时只有温度和抗压强度在变化。
因此，推导出这三条曲线的测试对于每一个这样的子组都会产生用于每一个样品的T温度和抗压强度σ。根据这些，产生相应一个组的成对的电信号，每一对信号对于相应子组中的一个指定的样品分别对应于温度T和抗压强度σ；并且，可在图7中用图形描述对应的数据点(未示出)。通过计算机24来处理分别对于每个第四样品子组的这些信号以外插这些附加的对，并产生对应于相应曲线的系列信号，并且如以上其地方所述，通过迭代f5，f6，f7，f8，a和b的估算值，就可把每条曲线拟合到相应数据点群的上周边。
就取向而论，把由图7表示的所有测试的孔隙度最好取得相当低的理由是，在产生对应于方程(17)、(18)、和/或(19)的系列信号过程中，对于零孔隙度而言，由计算机24进行的外推应该尽可能准确(由于获得零孔隙度样品实际上是不可能的)。相对于获得最大孔隙度的样品的不可能性而言，对于第二族第四纪样品的相当高的孔隙度也适用于这种情况。
如刚刚所指的，图8的图形描述和图7相同的信息类型，只是具有相当高的孔隙度的第二族第四纪样品除外。
一旦拟合图7和8所示的两族曲线(每个φ值至少两条曲线)，并且确定了f5，f6，f7，f8，a和b的最终值，就有可能利用方程(18)和(19)确定ctmin和ctmax的值，并且产生对应的信号，它们都是最终需要求解方程(17)的未知数。因此，在本实施例中，对应于ctmin和ctmax的信号是最终的温度调节信号，并且如前所述，方程(17)对应于最终的累加系列信号。和comax及comin类似，通过在端点表示垂直调节，ctmax及ctmin也可作为调节曲线Cc(图3)的因数被观测到，项Sc导致所有的中间点的准确平移。
对于该实施例，对应于图7和8中所示的T和σ值的信号可以作为温度变量信号被观测到f5，f6，f7，f8，a和b可以作为中间温度信号被观测到；并且，ctmin和ctmax可以作为最终温度调节信号被观测到，所说最终温度调节信号分别对应于最小温度调节值(在最大孔隙度下)和最大温度调节值(在最小孔隙度下)。
注意，如果在等于σ3max的侧限应力下(方程3)以及至少一个较低的侧限应力下完成在44处的测试，则方程(17)、(18)和(19)是良好的。否则，必须修正方程(17)、(18)和(19)，使其可包括用于在步骤2b和44使用的对应最大侧限应力的不同项。
在另一个实施例中，可以附加到对应于方程(1)的系列上的、用于产生对压应力、取向和温度进行调整的累加系列的一个信号系列，对应于以下方程：
Δσcot＝Se[σumax+Δσmax(σ3/σ3max)β](1-comax)(-ctmax)
         +(1-Se)[σumin+Δσmin(σ3/σ3max)β](1-comin)(-ctmin)
                                                      …(20)
在下一个实施例中，有可能针对每个要进行调整的条件产生单个的调节信号，这些条件彼此无关，并且把所有这些条件都加到方程(1)上。在这种情况下，在优选实施例中，一个或多个单个调节信号可作为一个或多个其它条件的函数产生；例如，还没有针对侧限应力调节的温度调节信号可作为侧限应力的函数产生出来。进而，在优选程度较差的一些实施例中，如果不期望针对所有的上述条件进行调节的话，则可以只把这些单个调节信号的某一些加到第一系列信号上。无论如何，如果按照期望调节的条件已经得到了某个累加系列，并且对于一种相当纯的岩性(例如沙岩)得到了(至少)随孔隙度变化的抗压强度的通用测定值，那么最好重复整个过程，以提供对于相当纯的页岩(一种明显不同的岩性)的测定值，或者提供对于任何沿轨迹1预期的其它岩性(一种或多种)的测定值。然后，利用这些测定值中的一个或两个去模拟沿井孔14的轨迹1的至少几个位置的抗压强度，并且最好对所有这样的位置提供连续的模型。
具体来说，在沿轨迹长度的多个位置，并且当岩石由钻头寻址时，确定岩石对于轨迹1的位置特征。这些位置特征包括孔隙度和类似于用来产生包含在累加系列中的任何调节信号的物理性质的其它物理性质。此外，每个位置的位置特征应该包括对应于每个位置的岩性(在此情况下是沙岩和页岩)的相对百分数的值。为此，可以这样做，在钻井孔12之前，使用来自附近的一个井孔52的用标号50示意的测井记录和其它相关的数据，所说井孔52已穿过岩石钻出，并且认为和沿轨迹1的井孔相同或相似。
产生对应于对应的位置特征的位置信号，并且通过计算机24用累加系列处理该位置信号，以便在每个位置产生对应于岩石的原地抗压强度的原地抗压强度。具体来说，计算机完成用位置特征值代替用于累加系列的方程中的对应变量的电子等效操作，然后再求解。
如果位置特征表示：至少一部分轨迹1穿过了混合岩性的岩石，则可以使用该位置特征(除了沙页和页岩的百分数以外)为该位置产生两个抗压强度信号，一个信号来自基于沙岩的累加系列，另一个信号来自基于页岩的累加系列。然后，计算机24根据上述百分数处理这些信号，以进行加权平均。本发明的优选实施例的其它一些方面涉及产生各种位置信号的方式。除了对应于累加系列中的变量的那些条件以外，某些位置特征和对应的信号可能还和一些局部条件(例如，过载、失衡、地质应力)有关，因此可利用该位置特征和对应的信号来进一步改进模型。
从MWD或测井记录可直接得到相对倾角数据。如果有了方向测量数据和地层倾斜及方位角数据，还可以计算出相对倾角。现在描述用电子学方法计算它的一种优选方法，即在沿轨迹1的一个指定位置产生相对于相对倾角的信号的优选方法。对于每个位置产生对应于井孔倾斜角的一个电的井孔角度信号、对应于井孔方位角的电的井孔方位角信号、对应于针对地面的层面的倾角的电的层面角度信号、以及对应于“倾斜方位角”(即，层面倾斜的罗盘方向或方位角方向)的电的层面倾斜方位角信号。对这些信号进行处理，以便通过使用如以下所述的矢量点积的电子学等效操作产生相对于相应位置处井孔的、对应于层面的相对倾角θ的、电的相对倾角信号：
   cosθ＝idiw+jdjw+kdkw                      …(21)其中(id，jd，kd)和(iw，jw，kw)分别是描述垂直于地层的倾斜平面和平行于井孔轴的线的方向的单位矢量ud和uw。应把相对倾角限制到小于90°，或者使用计算机逻辑：
 如果θ＞π/2，则θ＝π-θ                 …(22)描述垂直于倾斜的地层平面的线的单位矢量ud的i、j、k分量可以表示为：
id＝sinλdsin(Ad-π)                     …(23)
jd＝sinλdcos(Ad-π)                     …(24)
kd＝cosλd                                …(25)描述平行于井孔轴的线的单位矢量uw的i、j、k分量可以表示为：
iw＝sinλwsinAw                           …(26)
jw＝sinλwcosAw                           …(27)
kw＝cosλw                                 …(28)其中：
λd＝地层倾角
Ad＝地层倾斜方位角
λw＝井孔倾斜角
Aw＝井孔方位角
在产生相应的位置信号的过程中，对于任何一个对应于侧限应力的位置信号，如果对几个局部的物理条件中的一个或多个进行了考虑，就可实现较高的精度。这些条件是：井孔中流体和周围地层中的流体之间的压力差(“失衡”)，由于过载所致的有效应力、以及由于局部地质应力场产生的有效应力。
总括起来，可把侧限应力σ3表示为由失衡所致的有效应力、由于过载所致的有效应力、以及由局部地质应力场产生的有效应力(被表示为一个最终的矢量)的函数。
可把在一指定深度由失衡引起的有效侧限应力表示为：
σb＝σmd+σif+σpof-σpore                    …(29)其中：
σb＝由失衡所致的有效应力
σmd＝由于动态泥浆重量所致在底部施加的压力(即，包括由于环
      形摩擦损失所致引起的静止泥浆重量的增量增加)
σif＝由于喷射冲击力所致在底部上施加的压力
σpof＝由于在钻头和井孔之间的收缩的环形区引起的抽吸应力
σpore＝地层井孔压力。注意，如果地层的透水性基本上为零(或可忽略)，则有效井孔压力为零。
由于过载引起的有效应力σx有不同的水平和垂直分量。在本发明的一个优选实施例中，我们考虑作用在所研究的一个指定位置垂直于井孔的一个环形岩石上的一点的力。
由于过载产生的水平侧限应力在任何垂直深度径向地作用在这一点上，并且在所有水平方向都是均匀的。可把水平侧限应力表示为矢量σhuh，其中：σh是由于过载产生的水平应力的大小，并且uh是描述在所说所研究的点σh的方向的单位矢量。注意，uh的方向由任何方位角确定。可把σh的大小估算为：
σh＝σfp-σpore                       …(30)其中：
σfp＝断裂传播压力
σpore＝地层孔压力
在现有技术中，例如美国专利No.4,981,037中，公开了另一种确定σh大小的方法。uh具有以下矢量分量：
ih＝sinA＝所研究的i           …(31)
jh＝cosA＝所研究的j           …(32)
kh＝0                         …(33)其中：
A＝所研究的方位角
由于过载产生的垂直侧限应力在任何垂直深度向下垂直作用，并且可以表示为σvuv，其中uv是描述σv方向的单位矢量。在诸如美国专利No.4,981,037之类的现有技术中公开了估算σv大小的方法。uv具有下述矢量分量：
iv＝0                                            …(34)
jv＝0                                            …(35)
kv＝1                                            …(36)
可把由于局部地质应力场引起的侧限应力表示为σgug，其中ug是描述σg方向的单位矢量。可以测量σg的大小，或者从结构特征部分地推论出σg的大小。ug具有如下矢量分量：
ig＝sinλgsinAg                                  …(37)
jg＝sinλgcosAg                                  …(38)
kg＝cosλg                                        …(39)其中：
Ag＝局部地质应力场的方位角
λg＝局部地质应力场的倾斜角
为了应用向量σhuh、σgug、和σvuv，我们必须确定在所研究的位置、在上述的岩石环上的所研究的上述点。这又要求：我们应确定在所研究的点、相对于井孔(和钻头)的轴、沿由钻头施加的圆周、轴向、和横向力的方向的单位矢量。
为此目的，我们要确定一个角度η。η是作为从井孔的高边(highside)定位的任何一个任选角度确定的(顺时针为正)，并且在上述的岩石环平面内。ηd被定义为从高边沿井孔圆周到钻头扭力平行于倾角的那个点的锐角。为了精确确定所研究的点的相对倾角，必须确定ηd。
分别回顾一下在方程21、23-25和26-28中的θ、ud、和uw的定义。
下面，我们定义v1、v1是ud在uw方向的投影：
v1＝uwcosθ                                   …(40)
i1＝iwcosθ                                   …(41)
j1＝jwcosθ                                   …(42)
k1＝kwcosθ                                   …(43)
下面我们定义vz，vz是从ud端点到v1端点的矢量。矢量v2垂直于uw，并且指向倾斜的地层。这个矢量和下边要介绍的高边矢量对着角度ηd。
v2＝v1-ud                                     …(44)
i2＝j1-id                                     …(45)
j2＝j1-jd                                     …(46)
k2＝k1-kd                                     …(47)
若在和v2相同的方向把v2变换到单位矢量u2，则我们有：
u2＝v2/|v2|                                   …(48)
下面我们定义一个高边矢量uhs，它是一个在岩石环平面内指向井孔高边的单位矢量，如以下所示：
ihs＝sin(λw+π/2)sinAw                       …(49)
jhs＝sin(λw+π/2)cosAw                       …(50)
khs＝cos(λw+π/2)                               …(51)
最后，从以下的矢量点积可以确定角度ηd：
cosηd＝u2·uhs＝i2ihs+j2jhs+k2khs       …(52)
由于ηd有一个有效范围-π/2≤ηd≤π/2，所以ηd应被限制在此范围内，或者可以使用计算机逻辑：
如果ηd＞π/2，则ηd＝ηd-π                     …(53)
现在，因为已在数学上定义了在岩石环上所研究的前述点(并且因此也按照对应的电信号定义了所说点)，所以我们可以着手计算(处理信号)，以确定在该点的抗压强度信号。在优选实施例中，实现这一点的方式是把总抗压强度分解成分别和钻头的圆周的(扭曲的)、轴向的、和横向的力相对抗的一些分量。按数学术语：
可把抵抗总的钻头力的总的原地岩石强度表示成：
σi＝ftσ1t+faσ1a+f1σ11                  …(54)和
1＝ft+fa+f1                                    …(55)其中：
σi＝抵抗总钻头力的原始岩石强度
ft＝总钻头力的扭曲分量(外加的力)
σ1t＝抵抗钻头圆周力的原地岩石强度
fa＝总钻头力的轴向分量(外加的力)
σ1a＝抵抗钻头轴向力的原地岩石强度
f1＝总钻头力的横向分量(反作用力，平均值为0，通过BHA稳定
    可忽略)
σ11＝抵抗钻头横向力的原地岩石强度
为了定义在岩石上任一点抵抗钻头扭曲(圆周)力的抗压强度，我们首先要在该所研究点获得描述σ1t、σ2t，和σ3t的方向的单位矢量。(σ2t是垂直于σ1t和σ3t的侧限应力)。可通过角度η的对应任意值确定任何一个所研究的点。
对于角度η的一个指定的值，我们可确定垂直于井孔轴的并指向由角度η确定的方向的一个单位矢量。为了精确确定该单位矢量，我们获得如下的倾斜角和方位角：
tanA3＝tanη/cosλw                              …(56)其中：
A3＝在u3和uw之间的方位角差注意，如果λw＝π/2，则A3＝π/2
At＝Aw+A3                                      …(57)并且
cosλt＝cosηsinλw                             …(58)其中：
At＝单位矢量u3的方位角
λt＝单位矢量u3的倾斜角
下面，我们按如下定义垂直于井孔轴和σ1t这两者的单位矢量u3
i3＝sinλtsinAt                               …(59)
j3＝sinλtcosAt                               …(60)
k3＝cosλt                                     …(61)
最后，可从下述的矢量叉积确定在该所研究点的描述钻头周向力σ1t的方向的一个单位矢量uσ1t(由于垂直轴向下为正，所以叉积遵守“左手”定则)：
uσ1t＝u3×uw                                    …(62)
iσ1t＝j3kw-k3jw                              …(63)
jσ1t＝k3iw-i3kw                              …(64)
kσh ＝i3jw-j3iw                              …(65)
按以上方式已确定在该所研究的点描述伴随钻头周向力的垂直侧限应力σ2t和σ3t的方向的单位矢量uσ2t和uσ3t，这些单位矢量定义如下：
uσ2t ＝u3                                    …(66)
uσ3t ＝-uw                                   …(67)
把所有的侧限应力投影到由uσ2t和uσ3t确定的方向，并且在每一方向对所有的标量分量求和，可获得在所研究的点的侧限应力。由于侧限应力总是由最小的主应力确定的，所以这两个垂直应力和当中的较小者就是侧限应力。可按下式确定这些侧限应力uσ2t之一：
σ2t＝|(σhuh+σvuv+σgug)·uσ2t|              …(68)在方程(68)中要注意的是，uh作用在uσ2t的方向(即，uh具有和uσ2t相同的i和j分量)。因为求和是双向的，所以要对每个分量的绝对值求和。
另一个垂直的侧限应力σ3t是：
σ3t＝σb-(σhuh+σvuv+σgug)·uσ3t           …(69)在方程(69)中，要注意的是uh作用在uσ3t的方向(即，uh具有和uσ3t相同的i和j分量)。从失衡中扣除矩阵应力。应该注意，只对矢量投影的正的分量在uσ3t方向求和，因为负的分量已由流体压力项σb替换(即，舍去所有的负分量)。如果σ2t小于σ3t，则很可能发生损失循环。
然后，使用以上刚刚确定的最小侧限应力以及用角度η确定的相对倾角来计算原生岩石抗压强度。在角度η，钻头扭曲力θγ的相对倾角被定义为：
θt＝π/2-θ|η-ηd|2/π                     …(70)由于ηd的有效范围是-π/2≤ηd≤π/2，所以η应被限制在下述范围内：(ηd-π/2)≤η≤(ηd+π/2)，或者使用计算机逻辑：
如果η＞(ηd+π/2)，则η＝η-π  …(71)按以上所述计算出来的中间岩石抗压强度σ1ti必然要减小一个量，这个量由作用在uσ1t方向的侧限应力确定。其结果是，σ1t是抵抗在该所研究点的钻头周向力的原地岩石强度，并且可以表示为：
σ1t＝σ1ti-|(σhuh+σvuv+σgug)·uσ1t|    …(72)σ1ti是来自上述测定的一个累加系列方程的一种特殊情况，因此σ1t是这个累加系列的一种改进形式，其中已经针对影响基本抗压强度的局部作用力作过调节。σ1t可以作为沿圆周方向的增加的抗压强度被观测到。
在方程(72)中，应注意的是，uh作用在uσ1t方向(即，uh具有和uσ1t相同的i和j分量)。因为求和是双向的，所以要对每个分量的绝对值求和。
按类似的方式获得抵抗钻头轴向力的岩石强度。在该所研究的点获得描述σ1a、σ2a和σ3a的方向的单位矢量。
可按以下方程确定在该所研究的点，描述钻头轴向力σ1a的方向的单位矢量uσ1a：
uσ1a＝uσ3t                                …(73)按以下方程确定在该所研究的点，描述伴随钻头轴向力的垂直侧限应力σ2a和σ3a的方向的单位矢量uσ2a和uσ3a：
uσ2a＝uσ2t                                …(74)
uσ3a＝uσ1t                                …(75)
在由uσ2a和uσ3a确定的方向上投影所有适宜的侧限应力，然后在每个方向上对所有的标量分量求和，从而可获得在该所研究的点的侧限应力。由于侧限应力总是由最小主应力确定的，所以，这两个垂直应力和中的较小者就是该侧限应力。可按以下方程确定这些侧限应力之一σ2a：
σ2a＝|(σhuh+σvuv+σgug)·uσ2a|          …(76)在方程(76)中，值得注意的是，uh作用在uσ2a的方向(即，uh具有和uσ2a相同的i和j分量)。因为求和是双向的，所以对每个分量的绝对值求和。
另一个垂直侧限应力σ3a是：
σ3a＝|(σhuh+σvuv+σgug)·uσ3a|          …(77)在方程(77)中，要注意，uh作用在uσ3a的方向(即，uh具有和uσ3a相同的i和j分量)。因为求和是双向的，所以对于每个分量的绝对值求和。然后，使用以上刚刚确定的最小侧限应力和由角度η确定的相对倾角计算原地岩石抗压强度。钻头轴向力θa在角度η的相对倾角被确定为：
θa＝θ                                     …(78)
以上这样计算的中间岩石抗压强度σ1ai必然要减小一个量，这个量由作用在uσ1a方向的侧限应力确定。其结果是，σ1a是在该所研究的点抵抗钻头轴向力的原地岩石强度，并且可以表示为：
σ1a＝σ1ai-σb-(σhuh+σvuv+σgug)·uσ1a  …(79)σ1ai是来自于上述测定的用于一个累加系列的方程的特殊情况，因此σ1a是这个累加系列的一种改进形式，其中已经针对影响基本抗压强度的局部作用力进行了调整。σ1a还可以作为沿轴向方向的一个增加的抗压强度被观测到。
在方程(79)中要注意的是，uh作用在uσ1a的方向(即，uh具有和uσ1a相同的i和j分量)。从σ1ai中扣除了矩阵应力和失衡。要注意，在uσ1a方向只对矢量投影的正的分量求和，这是因为负的分量已由液体压力项σb代替的缘故(即，舍去了所有的负分量)。
以类似的方式获得抵抗钻头横向力的岩石强度。在该所研究的点获得描述σ1L、σ2L，和σ3L的方向的单位矢量。通过角度η确定这个所研究的点。
用下述方程表示在该所研究的点描述钻头横向力σ1L的方向的单位矢量uσ1L：
uσ1L＝-uσ2t                           …(80)按以下方程确定在所研究的点描述伴随钻头横向力的垂直侧限应力σ2L和σ3L的方向的单位矢量uσ2L和uσ3L：
uσ2L＝uσ3t                            …(81)
uσ3L＝uσ1t                            …(82)
在由uσ2L和uσ3L确定的方向投影所有适宜的侧限应力，然后在每一方向对所有的标量求和，所获得在该所研究的点的侧限应力。由于侧限应力总是由最小主应力确定的，所以这两个矢量应力和中的较小者就是侧限应力。可用如下方程确定这些侧限应力之一σ2L：
σ2L＝|(σhuh+σvuv+σgug)·uσ2L|      …(83)在方程(83)中应注意，uh作用在uσ2L的方向(即，uh具有和uσ2L相同的i和j分量)。因为求和是双向的，所以对每个分量的绝对值求和。
另一个垂直侧限应力σ3L是：
σ3L＝|(σhuh+σvuv+σgug)·uσ3L|      …(84)在方程(84)中应注意，uh作用在uσ3L的方向(即，uh具有和uσ3L相同的i和j分量)。因为求和是双向的，所以对每个分量的绝对值求和。然后，使用上述刚刚确定的最小侧限应力和通过角度η确定的相对倾角来计算原地岩石抗压强度。
在角度η钻头横向力θL的相对倾角被确定为：
θL＝π/2-θ(1-|η-ηd|2/π)                          …(85)η应如上述的方程(71)被限制。
按以上所述这样计算出来的中间岩石抗压强度必然要减小一个量，这个量由作用在uσ1L方向的侧限应力确定。其结果是，σ1L就是在该所研究的点抵抗钻头横向力的原地岩石强度，并用可表示为：
σ1L＝σ1Li-σb-(σhuh+σvuv+σgug)·uσ1L    …(86)σ1Li是来自上述测定的用于一个累加系列的方程的一个特殊情况，因此σ1L是这种累加系列的一个改进的形式，其中已经针对影响基本抗压强度的局部作用力作过了调节。σ1L还可以作为在横向方向的一个增加的侧限应力被观测到。
在方程(86)中要注意的是，uh是作用在uσ1L的方向的(即，uh具有和uσ1L相同的i和j分量)。从σ1Li中扣除了矩阵应力和失衡。应注意，在uσ1L方向，只对矢量投影的正的分量求和，因为负的分量已由液体压力项σb替换(即，舍去所有的负的分量)。
在方程(54)中代入σ11、σ1a、和σ1t，我们就可以得到在该所研究点的抗压强度。
对于岩石环上使用对应η的多个点重复以上过程，然后对其结果求平均，就可获得σ1t和σ1L的平均值。实现这项任务的途径有很多。通过仔细选择可把点数减至最小。此外还期望确定可产生用于井孔稳定性分析的最大值和最小值的那些点。如果最小值接近零，则井孔不稳定(即，坍陷)是可能的。对于σ1a，我们再次针对其它点重复，但使用的是这些点的最小σ，而不是平均值。
最后，我们使用这些平均值和最小值以及方程(54)，得到该位置的原地抗压强度。
在其它的典型实施例中，可以使用侧限应力(圆周的、轴向的、和横向的)的平均值以及平均相对倾角来产生整个环形场地的抗压强度，该抗压强度信号的本身就是一个平均值，以此代替基于考虑场地圆周周围各点的分析。
如以上所述，使用来自相邻井孔52的数据通过预先钻孔可实现这种模拟。此外，因为完成这种模拟所需要的物理数据一般来说很容易在钻井过程中获得，所以还可以实时地进行模拟，或者以实时模拟代替预先模拟，或者把实时模拟作为预先模拟的补充。一个高度优选的方法可能是使用预先模拟作为开始阶段的指导，但要如以上所述修改从此时开始开发的钻井计划，这是在实时模拟表示出明显的差异的条件下必须作的，当轨迹1穿过的岩石特性不同于相邻井孔52的岩石特性时可能会发生这种情况。

Claims (60)

1.一种测定岩石的抗压强度的方法，包括如下步骤：
测试具有类似岩性的多个原生岩石样品，从而对每个样品分别确定一个抗压强度和一个孔隙度；
产生第一系列成对的、抗压强度和孔隙度的电信号，每对信号分别对应于所述样品相应之一的抗压强度和孔隙度；以及
处理该抗压强度和孔隙度信号，以外推附加的这种成对的信号并且产生对应于随孔隙度而变的抗压强度的第二系列电信号。
2.如权利要求1的方法，其中：所说处理包括通过对应于最大孔隙度值的一个最大孔隙度电信号来限制所说第二系列。
3.如权利要求2的方法，包括按迭代方式处理电信号，这些电信号对应于从以下组中选择的至少一个，该组包括：所说最大孔隙度值和最小非侧限抗压强度的成对值、最大非侧限抗压强度值、以及岩性的矿物学值，从而产生多个第二系列；
并且，使用对应于一个函数的多个第二系列信号作为所说的第二系列，该函数的图形表示是一对数下降曲线，该对数下降曲线在由抗压强度对孔隙度构成的笛卡儿图形上最接近拟合对应于所说第一系列信号的数据点群的上周边。
4.如权利要求3的方法，其中：对每一个所说样品确定的抗压强度是一非侧限抗压强度。
5.如权利要求4的方法，包括：进行处理以产生所说第二系列，使所说第二系列对应于如下形式的函数：
σu＝Seσumax+(1-Se)σumin其中：
Se＝(1-φ/φmax)α
    ＝有效硬度
σu＝所说非侧限抗压强度
σumax＝所说最大非侧限抗压强度
σumin＝所说最小非侧限抗压强度
φ＝孔隙度
φmax＝所说最大孔隙度
α＝所说矿物学值。
6.如权利要求3的方法，包括：产生多个电调节信号，所说调节信号对应于影响岩性类似的岩石的抗压强度的至少一个附加条件的值；以及
处理所说调节信号以产生一个累加系列电信号，所说累加系列电信号对应于随孔隙度和所说附加条件而变的调节的抗压强度。
7.如权利要求6的方法，包括：产生至少所说调节信号之一，以此作为对应于由侧限应力引起的岩石强度变化的函数的应力调节信号。
8.如权利要求7的方法，其中：所说应力调节信号的产生包括：在横向侧限条件下，测试岩性类似于原生样品的多个次生岩石样品，从而针对每个所说多个次生岩石样品分别确定一个侧限抗压强度和一个孔隙度；
产生第三系列成对的、侧限抗压强度和孔隙度电信号，每一个这样成对的信中与分别对应于所说多个次生岩石样品中对应的一个样品的侧限抗压强度和孔隙度；
处理所说第三系列侧限抗压强度和孔隙度信号以便能外推这些附加的成对信号，并且产生对应于随孔隙度变化的侧限抗压强度的第四系列电信号。
9.如权利要求8的方法，其中：所说对所说第三系列的处理包括：通过对应于孔隙度最大值的一个最大孔隙度电信号来限制所说第四系列。
10.如权利要求9的方法，进一步包括：产生多个附加的第四系列电信号，以对应的横向侧限力测试由对应的样品产生的每个所说附加的第四系列；
使用所说多个附加的第四系列的信号确定一个主应力关系值；
产生对应于所说主应力关系值的一个电信号；
以及，处理对应于主应力关系值的所说信号以产生所说累加系列信号。
11.权利要求7的方法，包括：产生附加的所说调节信号，以此作为对应于由岩石层面倾角引起的抗压强度变化的取向调节信号。
12.权利要求11的方法，包括：测试具有类似岩性的多个第三纪岩石样品中的至少两个子组，每个子组的样品具有相对于水平的不同的倾角但有相同的孔隙度，从而可为每一个所说第三纪样品确定一组取向变量；所说取向调节信号的产生首先包括：产生分别对应于所说取向变量的多个取向变量电信号，这些取向变量成对地发生，每个样品有一对，并且每一对取向变量分别对应于相对倾角和抗压强度。
13.权利要求12的方法，其中：第三纪岩石样品的所说至少两个子组的第一子组的孔隙度不相同于第三纪岩石样品的所说至少两个子组的第二子组的孔隙度。
14.权利要求13的方法，包括：处理所说取向变量信号，以产生对应于所说岩性的一个最大孔隙度和一个最小孔隙度的取向变量的信号。
15.权利要求14的方法，包括：处理所说取向变量信号以产生中间取向信号，所说中间取向信号分别对应于：
θ＝相对于一个勘探井孔轴的倾角
f1＝由倾角引起的、在θc和零孔隙度的、抗压强度的减小的最大百分比
f2＝由倾角引起的、在θc和最大孔隙度的、抗压强度的减小的最大百分比
f3＝由倾角引起的、在θ＝90°和零孔隙度的、抗压强度的增加的最大百分比
f4＝由倾角引起的、在θ＝90°和最大孔隙度的、抗压强度的增加的最大百分比
n＝矿物学的一个取向值其中：
θc＝抗压强度最小的一个临界倾角
16.权利要求15的方法，其中：对所说中间取向信号进行处理以产生所说取向调节信号；
所说取向调节信号对应于在最小孔隙度下的最大取向调节值，和在最大孔隙度下的最小取向调节值。
17.权利要求16的方法，包括：产生附加信号，所说附加信号分别对应于：
γ＝θ的一个正弦函数，在θ＝θc它具有90°的最大值，
σθ＝在θ的抗压强度；其中：对于0＜θ≤θc：
γ＝(θ/θc)π/2
f1＝(σθ＝0-σθ＝θc)/σθ＝0，在最小孔隙度下
f2＝f1，在最大孔隙度下
Comax＝f1 sinn(γ)
Comin＝f2 sinn(γ)并且，对于θc＜θ≤90°：
γ＝π/2+(θ-θc)/(1-θc2/π)
f3＝(σθ＝90°-σθ＝0)/σθ＝0，在最小孔隙度下
f4＝f3，在最大孔隙度下
Comax＝f1+f3 sinn(γ)-f3
Comin＝f2+f4 sinn(γ)-f4
并且，其中：
Comax＝在最小孔隙度下的所说最大取向调节值
Comin＝在最大孔隙度下的所说最小取向调节值，
并用所述附加信号处理所述中间变量信号。
18.权利要求11的方法，包括：产生所说调节信号，该调节信号还要作为对应于由于温度引起的抗压强度变化的函数的温度调节信号。
19.权利要求18的方法，包括：测试具有类似岩性的多个第四纪岩石样品的多个子组，每个子组的样品具有相同的孔隙度和侧限应力但在不同温度下进行测试，从而为每个所说第四纪样品确定一组温度变量；所说温度调节信号的产生包括：首先产生成对发生的多个温度变量电信号，每一对信号分别相应于对应的第四纪样品的抗压强度和温度。
20.权利要求19的方法，其中：第四纪样品的一个第一组子组的特征是第一孔隙度，但在该第一组中一个子组与另一个子组的侧限应力不同；并且，第四纪岩石样品的一个第二子组的特征在于第二孔隙度，第一孔隙度低于第二孔隙度，但在该第二组中一个子组与另一个子组的侧限应力不同。
21.权利要求20的方法，包括：处理所说温度变量信号，以产生对应于所说岩性的在一个最大孔隙度和一个最小孔隙度的温度变量的信号。
22.权利要求21的方法，包括：处理所说温度变量信号以产生中间温度信号，所说中间温度信号分别对应于：
f＝在最大孔隙度(φ＝φmax)、最大测试温度和最大测试侧限应力
   (T＝Tmax，σ3＝σ3max)下抗压强度的减小的百分比。
f6＝在最大孔隙度(φ＝φmax)、最大测试温度和标准压力(T＝
    Tmax，σ3＝0)下抗压强度的减小的百分比。
f7＝在零孔隙度(φ＝0)、最大测试温度和最大测试侧限应力(T
    ＝Tmax，σ3＝σ3max)下抗压强度的减小的百分比。
f8＝在零孔隙度(φ＝0)、最大测试温度和标准压力(T＝Tmax，
    σ3＝0)下抗压强度的减小的百分比。
a＝一个压力-强度关系值
b＝一个温度-强度关系值。
23.权利要求22的方法，其中：对所说中间温度信号进行处理，以产生所说温度调节信号；
所说温度调节信号对应于在最小孔隙度下的最大温度调节值和在最大孔隙度下的最小温度调节值。
24.权利要求6的方法，包括：通过处理所说孔隙度信号产生所说调节信号。
25.权利要求24的方法，包括：产生所说调节信号，作为对应于由侧限应力引起的岩石强度变化的应力调节信号。
26.权利要求25的方法，包括：产生附加的所说调节信号，作为对应于由岩石层面倾角引起的抗压强度变化的取向调节信号。
27.权利要求26的方法，进一步还包括：还要产生附加的所说调节信号，作为对应于由温度引起的抗压强度变化的温度调节信号。
28.权利要求27的方法，包括：产生所说温度调节信号，所说温度调节信号随所说应力调节信号而变化。
29.权利要求24的方法，包括：产生所说调节信号，作为对应于由岩石层面倾角引起的抗压强度变化的取向调节信号。
30.权利要求24的方法，进一步包括：产生所说调节信号，作为对应于由温度引起的抗压强度变化的温度调节信号。
31.权利要求6的方法，包括：通过产生和处理对应于表征由于侧限应力、取向、和温度引起的抗压强度变化的物理性质的信号，来产生所说调节信号。
32.权利要求31的方法，包括：
对于至少一种附加的岩性重复所说测定方法；
在沿井孔轨迹长度方向的多个位置确定对于所说井孔轨迹的岩石的位置特性，并且当岩石由钻头定址时，所说位置特性包括类似于在产生所说调整信号时使用的孔隙度和物理性质，每个位置的位置特征还包括对应于在所说位置测定的岩性的相对百分数的值；
产生分别对应于所说位置特性的多个位置信号；
并且，用累加系列信号处理每个位置的位置信号，以产生对应于在每个位置的岩石的原地抗压强度的原地抗压强度信号。
33.权利要求32的方法，包括：针对每一个这样的位置产生对应于井孔倾斜角的井孔角度电信号、对应于井孔方位角的井孔方位角电信号、对应于针对地面的倾角的层面角度电信号、以及相对于倾斜方位角的层面倾斜方位角电信号；
以及，处理所说井孔角、井孔方位角、层面角、和层面倾斜方位角信号，以产生对应于在相应位置处层面相对于井孔的相对倾角的一个相对倾角电信号；
以及，用累加系列处理所说相对倾角信号。
34.权利要求32的方法，包括：产生一个位置信号，作为对应于原地侧限应力的原地侧限应力信号。
35.权利要求34的方法，其中：通过处理对应于由井孔中的流体和周围地层中的流体之间的压力差引起的有效应力的信号，产生所说原地侧限应力信号。
36.权利要求34的方法，其中：通过处理对应于由于过载引起的有效应力的信号，还产生所说原地侧限应力信号。
37.权利要求36的方法，其中：通过处理对应于由于局部地质应力场引起的有效应力的电信号，还产生所说原地侧限应力信号。
38.权利要求32的方法，还包括：通过处理对应于除钻头施加的应力以外的沿圆周方向作用在对应位置的岩石上的应力的周向信号，产生所说位置信号。
39.权利要求38的方法，还包括：产生对应于由井孔中流体和周围地层中流体之间的压力差引起的有效应力的所说周向信号。
40.权利要求39的方法，还包括：产生对应于由于过载引起的有效周向应力的所说周向信号。
41.权利要求40的方法，还包括：产生对应于由于局部地质应力场引起的有效周向应力的所说周向信号。
42.权利要求38的方法，还包括：通过处理对应于除钻头施加的应力以外的沿轴向作用在对应位置的岩石上的轴向应力的轴向信号，产生所说位置信号。
43.权利要求42的方法，还包括：产生对应于井孔中流体和周围地层中流体之间的压力差的所说轴向信号。
44.权利要求43的方法，还包括：产生对应于由过载引起的有效轴向应力的所说轴向信号。
45.权利要求44的方法，还包括：产生对应于由局部地质应力场引起的有效应力的所说轴向信号。
46.权利要求42的方法，还包括：通过处理对应于除由钻头施加的应力以外的横向作用在对应位置的岩石上的横向应力的横向信号，产生所说位置信号。
47.权利要求46的方法，还包括：产生对应于由井孔中流体和周围地层中流体之间的压力差引起的有效横向应力的所说横向信号。
48.权利要求47的方法，进一步包括：产生对应于由过载引起的有效横向应力的所说横向信号。
49.权利要求48的方法，还包括：产生对应于由局部地质应力场引起的有效横向应力的所说横向信号。
50.权利要求34的方法，包括：产生相对于在三个相互垂直的方向之一、即相对于井孔轴的周向、轴向、或横向的所说位置、并在垂直于井孔的一个岩石环上一个点的抗压强度的一个增加的原地抗压强度信号。
51.权利要求50的方法，包括：通过处理对应于沿其它两个所说相互垂直的方向作用在所说点上的应力中的较小者的一个增加的侧限应力信号，产生所说增加的原地抗压强度信号。
52.权利要求51的方法，其中：所说增加的原地抗压强度信号的所说产生包括：处理对应于除钻头施加的力以外的、平行于所说的一个方向作用的力的信号。
53.权利要求52的方法，还包括：对于所说三个方向中的第二个方向，产生另一个这样的增加的原地抗压强度信号。
54.权利要求53的方法，还包括：对于所说三个方向中的第三个方向，产生第三个这样的增加的原地抗压强度信号。
55.权利要求54的方法，还包括：对于所说岩石环上另外一些点，产生附加的增加的原地抗压强度信号，并且处理所说增加的抗压强度信号以产生所说原地抗压强度信号。
56.权利要求6的方法，包括：在沿所说轨迹的长度方向的多个位置，确定岩石对于井孔轨迹的位置特性，并且当岩石由钻头定址时，所说位置特性包括类似于为产生所说调节信号使用的孔隙度和物理性质；
产生分别对应于所说位置特性的多个位置信号；
以及，用所说累加系列信号处理所说位置信号以产生对应于对应位置的岩石的原地抗压强度的原地抗压强度信号。
57.权利要求56的方法，其中：根据来自所说轨迹附近的一个井的数据来估算所说位置特性，并且所说原地抗压强度信号超前于在钻井之前沿所说轨迹产生的原地抗压强度信号。
58.权利要求57的方法，包括：根据对应于所说超前的原地抗压强度信号的值，产生并且至少部分执行所说钻井计划；以及
在所说钻井正在进行时，根据所说位置特性的实时数据重新估算所说位置特性；
产生对应的多个实时位置信号；
用所说累加系列信号处理所说实时位置信号，以产生实时原地抗压强度信号；以及
当一指定位置的实时抗压强度信号明显不同于同一位置的预计抗压强度信号时，修改所说计划。
59.权利要求56的方法，包括：沿所说轨迹钻一井孔，并且根据钻井时获得的实时数据确定所说位置特性。
60.权利要求1的方法，包括：在沿所说轨迹的多个位置，确定井孔轨迹岩性的位置特性，并且当岩性由钻头定址时，所说位置特性包括孔隙度；
产生多个分别对应于所说位置特性的多个位置信号；
并且用所说第二系列信号处理所说位置信号，以产生对应于在该对应位置的岩性的原地抗压强度的原地抗压强度信号。
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