岩土钻掘工程复习重点Word格式文档下载.docx

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岩石的松散性，在选择装岩运输设备与提升容器时必须考虑它。

6、孔隙度：

单位体积岩石中空隙的大小，用单位体积岩石中所含空隙体积的百分比来表示，这个比率叫孔隙度。

孔隙度大的岩石，组织结构不紧密，一般易于钻进和爆破，但孔隙度大的岩石，不仅能含水，钻孔时冲洗液漏失，亦能渗透气体，所以，要特别注意在凿岩爆破时的涌水和瓦斯喷出的可能。

7、安息角：

颗粒间缺乏凝聚力的松散性岩石，堆放时能保持其外形，由于颗粒的自重和颗粒之间摩擦力的作用而不坍塌，此时其斜面与水平面所夹之角，称为岩石的自然安息角。

岩石安息角的大小，随岩石颗粒的形状与尺寸以及湿度等因素而变化。

对颗粒间缺乏凝聚力

（如松散岩块和土壤）的岩石称为安息角；

而颗粒之间具有凝聚力（致密坚硬岩石）的岩石则称为内摩擦角。

当确定平巷、竖井与斜井井口的加固方法以及确定探槽的边坡时，必须考虑岩石的安息角或内摩擦角。

8、岩石强度的大小取决于其内聚力和内摩擦力。

9、岩体的复杂性表现在：

不连续性、非均质性、各向异性、岩体中存在着天然应力场、岩体赋予一定的地质环境中，岩体中的水、温度、应力场对岩体性质有较大的影响。

10、岩石可钻性定义：

钻进过程中岩石抵抗破碎的强度。

表示岩石破碎的难易性。

岩石可钻性既取决于其自然因素，又与采用的工艺技术因素有关。

岩石可钻性指标通常以钻速（m/h）作为指标，可钻性级别的大小与可钻性指标成反比，即可钻性级别越高，岩石的可钻性越低—越难钻。

岩石可钻性的表示方法及分级目前仍未统一。

11、岩石可钻性的测定方法及其分级表：

按机械钻速分级（实钻法分级）、摆球硬度分级法、压入硬度分级法、微钻法、普氏系数分级法、凿碎比功法。

第二章：

1、钻机在总体特性上满足以下要求：

（1）钻机的结构以最大限度地适应最优化的钻进规程，有足够的起重能力，工作平稳振动小；

（2）钻机结构紧凑，可迁性和可卸性强，以适应运输安装；

（3）具有适应钻进工作的各种检测仪表和安全防护装置；

（4）易于操作和维护；

2、岩心钻探的基本工序是回转给进钻具及升降拧缷。

回转与给进钻具的目的，是为了连续破碎岩石，不断延伸钻孔；

升降与拧缷钻具则是为了提取岩心，更换钻头、加长钻具及完成其他有关工作，如下套管、测量孔斜、校正孔深和处理孔内事故等。

3、钻机必须具有：

传动系统，回转系统，调压及给进系统，升降系统，拧卸系统，检测系统及机架、机座。

4、钻井工作对泵性能的要求：

（1）钻井泵的排量要能简便、迅速地在较大范围内进行调节，最好能实现无级调节；

（2）钻井泵的排出压力也要能在较大地范围内进行调节（3）当根据钻进工艺规程将泵量调节以后，它不能随泵的排出压力的变化而发生变化；

（4）工作可靠，易损件寿命长，便于维修和保养；

（5）要能适应不利条件下的工作；

（6）运移性要好，重量轻，体积小，可拆性好。

5、钻探工具：

按其功用分为钻进工具和附属工具。

钻进工具统称钻具，常指钻头、岩心管、钻铤、异径接头、取粉管、钻杆及水接头等。

附属工具有提引类、夹持类、拧卸类、及打捞工具类。

其中：

（1）钻头：

用于破碎孔底岩石的工具，由钻头体和切削具组成；

可分为取心钻头和不取心钻头（全面钻进钻头）；

规格有：

170、150、130、110、91、75、59、46mm。

（2）岩心管：

收容岩心和导向作用；

分为单层岩心管和双层岩心管；

单层岩心管两端均车有丝扣，下端连钻头，上端接异径接头和钻杆柱；

168、146、127、108、89、73、57、44mm。

（3）钻铤：

由厚壁的无缝钢管或双层钢管灌铅制成；

作用：

连接在岩心管上部起孔底加压作用，使用钻铤加压，可以改善钻杆的应力状态，使上部的钻杆柱始终处于拉伸状态，因而减少钻杆和钻杆接头的磨损；

同时钻铤还起导向防斜作用，防止钻孔弯曲，因此在大口径钻进中经常使用钻铤加压；

钻铤可对接，可用接头将几根钻铤连成钻铤柱。

硬质合金钻具：

6、切削具出刃：

为了使切削具顺利地切入岩石，使冲洗液畅通以及减少钻头体的磨损，切削具必须突出钻头体，此突出部分叫出刃，有内出刃、外出刃、底出刃。

1）内、外出刃——使钻头体与孔壁、岩心之间的间隙，保持一定的井陉和岩心直径的依据，避免摩擦孔壁和岩心，提供循环冲洗通道。

出刃过大，合金抗外力的能力降低、碎岩断面和功耗增大，钻孔易弯曲；

出刃过小，流阻增大，容易堵塞岩心、冲毁孔壁、漂浮钻具；

底出刃保证切削具能顺利地切入岩石，并为冲洗液冷却切削具和排除孔底岩粉提供通道。

7、切削具的刃角和镶焊角：

具有一定刃角β的切削具以不同的前角（亦称镶焊角）镶焊在钻头体上，形成不同的切削角α，从而获得不同的钻进效果。

切削具在钻头唇面上有三种镶焊方式：

正斜镶（a<

90）直镶（a=90）负斜镶（a>

90）

刃角B值直接表示切削具切入岩石的难易程度，同时也反应切削具的抗磨损能力和抗崩断能力。

刃角越小，越易切入岩石，但其抗磨、抗崩能力越差；

刃角越大，随然其切入能力较差，但抗磨、抗崩能力较大，在较软岩石中一般选用较小刃角的，较硬岩石中长用较大刃角的。

切削角a，反应镶焊角的大小，根据岩石而定。

8、机械钻速与切削具数目关系：

v=hqn（v-机械钻速、h-切削具的切入深度、q-切削具的组数、n-钻头的转速）。

钻头直径越大，周长越长，则钻头上可能镶焊的切削具也就越多，但随着直径的增大，切削具数目增多必须相应的增大轴向压力，以保证切削具切入岩石；

过多的切削具，若使得切削具不能切入岩石，反而降低钻速，因为切削具达不到体积碎石的压力，就只能以表面破碎的方式碎岩，效率很低，磨损很大。

9、各类地层钻进特性及所用钻头举例：

（1）松软及中软地层：

钻进特点：

压入硬度小，切入深度大，岩屑颗粒大，岩粉多，研磨性小。

对钻头要求：

易于排粉，切削具出刃大，可选用薄片硬质合金钻头；

（2）中硬及较硬地层：

压入硬度大，钻压高，切入深度小，钻速低，研磨性强；

（3）具有较大研磨性和裂隙发育的较硬地层：

切削具磨损快和易出刃，采用带有支撑体的切削具磨损时端面面积不改变的自磨式钻头。

10、硬质合金钻进的规程：

参数包括钻压、转速、冲洗液。

（1）钻压：

大小由岩石性质、钻头直径、钻头类型、钻孔深度、钻具强度等决定；

钻进松软岩石时，钻压可以小些；

钻进较硬岩石时，钻压较大些；

而钻进裂隙性岩石时，切削具容易崩刃，宜适当较小钻压；

钻进倾角大的岩层，也应当减小钻压，以防孔斜；

钻头直径大，切削具数目多，切削具强度大，应采用较大钻压；

反之用较小的；

对于钻孔深度，当较浅时，更换钻头所需的辅助时间少，所加的钻压，首先要获得最大的钻速，其次才考虑钻头的耐久性；

孔深时，所加的钻压，及要求获得最大的钻速也要照顾到延长钻头的寿命和增加纯钻时间；

钻杆强度也影响钻压的一个因素，强度大时能承受较大的压力，则可以加较大的钻压，使钻头获得应有的压力；

反之有时由于强度的限制，不得不采用笑的压力使其在压力不足的情况下工作。

（2）转速：

在一定情况下，提高转速可以增大钻速，但不是任何情况下都有同样的效果。

在软的、中硬的和研磨性不大的岩石中钻进时，切削具切入岩石的深度较大，破碎变性发育较易完全，切削具磨钝较慢，在转速较高的情况下，仍能发挥其破碎岩石的效能；

而在较硬岩石中钻进时，切入较小，若转速较大则破碎变形发育不完全，同时在单位时间内，切削具与岩石摩擦作用强烈，产生大量的热量，加速切削具的磨损，迅速变钝，又钻杆震动频繁，还会使得钻头工作条件恶化，切削具产生蹦刃现象，都是的钻速下降；

在节理、破碎、多裂隙的岩石中钻进时，由于孔底不均匀，震动作用剧烈，为保护合金，防止过早的蹦刃，也要适当的降低钻头转速；

此外，转速还受到钻孔深度、钻探设备、钻具强度的影响，孔越深、设备功率不足、钻具强度不够，都限制转速的提高。

（3）冲洗液量：

Q越大，携带岩份能力越大，孔底越干净，而且冲洗液冲刷孔底兼有辅助粉碎岩石的作用，也可冷却效果，利于提高切削具耐磨性；

过大时，当钻头和孔壁和岩心之间间隙很小时，会使钻具产生浮力，而降低轴向压力，当岩层松软时，会冲毁岩心和冲垮孔壁；

（4）P、n、Q参数间的配合：

同一种岩石，P不同，则n也不同。

一般P增大，则n也增大。

可见，增大钻压，同时加快转速，有利于提高效率。

钢粒钻进：

1、良好的钢粒钻头应具备以下性能：

应能很好的压住钢粒，并能带动钢粒沿孔底滚动，以便有效的破碎岩石；

应能顺利地流通冲洗液，排除钢粉；

应适量地并及时地向钻头唇部下面补充钢粒，以保证钻进工作正常进行；

钻头应该耐磨，并应在磨耗中能保持良好的导砂性能和补砂性能。

影响因素：

材质和性能、壁厚、钻头水口富人形状和大小（作用：

流通冲洗液、把钢粒导入钻头底唇，起导砂作用）。

2、钢粒钻进规程：

钢粒钻进规程包括投砂方法及投砂量、钻压、转速和冲洗液量。

保证钻头对钢粒有足够的压力和二者间足够的连系力，有效碎岩。

根据实际情况，选择适当的压力。

钻压过大或过小，均会产生不良后果。

转速关系到钢粒钻进在孔底的速度和克取岩石的频率。

一定条件下，转速大，钢粒在单位时间内滚动的次数多，移动的路程长，同时脉动冲击荷载也增大，从而提高了破碎岩石的效果。

硬度大的岩石，若转速大，则脉动冲击荷载大，易使钢粒过早破损而失效，（3）钢粒钻进时，冲洗液量的大小不仅关系到排除岩粉、保持孔底清洁，而且对钢粒的分选和更新，以及在钻头底唇下的合理分布有很大影响。

冲洗液量过大，冲洗孔底干净，但可能冲走未失效的钢粒；

冲洗液量过小，排不出岩粉和已失效的钢粒，也影响钻进效率。

（4）投砂方法和投砂量：

投砂方法——向孔底补给钢粒的方法。

有三种：

一次投砂法，结合投砂法，连续投砂法。

金刚石钻进：

1、金刚石钻进的优越性：

钻进效率高、钻孔质量好、设备工具轻、劳动强度低、孔内事故少、钻探成本低。

2、金刚石钻头的组成部分包括三部分，即金刚石、胎体和钻头体。

3、钻孔冲洗介质的功用：

冷却钻头；

清洗孔底；

保护孔壁；

润滑钻具；

冲洗介质中加入表面活性物质，软化岩石；

利用钻头喷嘴的水马离，将钻头下面的软岩和不稳定岩石进行直接破碎或造成应力小裂隙有利于钻头切削具碎岩；

冲洗介质可以作为孔底发动机的动力。

4、钻孔冲洗方式：

正循环洗孔；

反循环洗孔（分为全孔反循环和孔底反循环）（泵吸反循环和气举反循环）。

5、泥浆的失水量和造壁能：

失水量，即泥浆失水多少的量，取决于粘土的分散度和粘土颗粒的水化能力；

所谓失水即钻进中，由于泥浆柱与地层存在的压力差，泥浆中自由水脱离泥浆渗入孔壁的过程；

造壁能：

泥浆失水的同时，泥浆中粘土颗粒（较大的）附着在孔壁上形成泥皮的能力。

6、含砂量：

泥浆中砂粒（D>

0.074mm）所占泥浆总体积的百分含量。

要求含砂量越低越好，不应超过4%；

测定含砂量用含砂量杯。

7、岩矿心的采取率：

指在回次钻进过程中，实际取出的岩矿心的长度与实际钻进尺之比值，越高越好;

岩矿心采取率=回次取芯长度（m）/回次进尺长度（m）*100%。

8、常用的取芯工具及取芯方法：

卡料卡取法、卡簧卡取法（提断器卡取法）、干钻提取法、沉淀卡取法、双层岩芯管取芯钻进方法（双动双管钻具、单动双管钻具）、喷射式孔底反循环取芯钻具、绳索取芯钻具、全孔反循环取芯钻进

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