成都理工大学钻探工艺学复习题讲解Word文件下载.docx

1、20、岩石的可钻性：岩石被碎岩工具钻碎的难易程度。21、岩石的塑性指数：塑性系数：岩石破碎前耗费的总功与岩石破碎前的弹性破碎功之比。22、岩石的坚固性系数：把岩石单轴抗压强度的1/10作为岩石的坚固系数，岩石抵抗破碎的相对值。它表示某种岩石比致密的粘土的抗压强度高多少倍.23、破岩比功: 岩石破碎比功表征破碎单位体积岩石的功耗量。24、切削剪切型碎岩：钻头碎岩刃具以速度向前移动，靠轴向力和切向力作用切削（剪切）岩石。25、凿碎剪切型碎岩：不仅以轴向力和切向力作用于岩石，而且还有使钻头向前回转的移动速度和冲锤对齿刃的冲击速度或牙轮滚动时齿刃向下冲击的速度对岩石的作用来凿碎（剪切）岩石。26、回次

2、钻速：回次进尺数与回次时间加起下钻具等辅助作业时间的商。27、机械钻速：钻进进尺与纯钻进时间之商。（技术钻速分母还包括固孔，测孔斜等生产性时间28、经济钻速，分母还包括钻机安装，大修等非生产性时间；29、循环钻速分母还包括钻进准备和收尾时间。一级一级的加时间。）30、硬质合金钻头的前角（同镶焊角）：切屑具的轴线与碎岩处垂线之间所夹的角（分正负前角，对应正斜镶，负斜镶，前角为零为直镶。）31、金刚石浓度：是指金刚石在工作层胎体中分布的密度。32、钻孔轨迹：钻进过程中的位移和方向的综合，可通过测定孔深，方位角，顶角得到。33、孔斜三要素：孔深，方位角，顶角。34、顶角：测点处钻孔轴线切线与铅垂线的

3、夹角。35、方位角：测点处钻孔轴线切线在水平面的投影线与正北方向的夹角。36、钻孔遇层角：钻孔轴线与岩层走向线之间所夹的锐角。（遇层角小于15至20度时顺层溜，大于30度时顶层进。37、测斜：运用测斜仪器测定孔斜三要素的的过程。38、均角全距法：假定相邻测点间的孔段为直线, 计算钻孔轴线在地下空间的三维坐标，因此计算出的钻孔轨迹为一空间折线。 39、钻孔弯曲：由于自然地质因素及钻探技术和工艺因素造成的实际钻孔轨迹偏离设计轨迹的现象。40、钻孔测量环测定向法 ：由孔口定向，利用专用测具下入孔内，测出测点的顶角和终点角，通过换算求出测点的方位角。41、初级定向孔：利用地层自然偏斜规律而到达靶点的钻

4、孔。42、受控定向钻孔：先规定钻孔预定要达到目的层的中靶点和靶区，然后选择定向钻孔孔身剖面型式的一类钻孔。43、金刚石体积浓度：表示结块中金刚石所占体积的多少。44、止水：为了隔离钻孔所贯穿的各透水层或漏失带,防止含水层相互沟通,导致水文地质条件发生变化和引起水质污染、潜水位升降、耕地盐碱化等而采取的技术措施。分为临时性止水、永久性止水和分层止水等 45、岩矿心采取率：即实际自孔内取上的岩矿心长度与实际钻进进尺之比值。46、单动双管钻具：钻进过程中外管转动内管不转动的双管钻具。47、双动双管钻具：内外两层岩心管同时回转的钻具。48、单层岩心管钻具：只含有一层岩心管的钻具。一般还应加分水投球接头

5、和活动分水帽。49、泥浆：是指钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。它通过泥浆泵来维持运转。50、最佳回次钻程时间：使得某回次的回次钻速达到最大值时所对应的时间。51、造浆率：配制表观粘度为15mPas的泥浆时每吨粘土所造浆的立方数。52、失水造壁性：在井中液体压力差的作用下，泥浆中的自由水通过井壁孔隙或裂隙向地层中渗透，称为泥浆的失水。失水的同时，泥浆中的固相颗粒附着在井壁上形成泥皮（泥饼），称为失水造壁性。53、压差卡钻：压差卡钻是指钻具在井中静止时，在钻井液与地层孔隙压力之间的压差作用下，紧压在井壁泥饼上而导致的卡钻。54、不分散低固相泥浆：指泥浆中固相含量不超过泥

6、浆重量的4，不分散指粘土颗粒由于高聚物的存在而聚合变粗，高聚物对泥浆中的岩屑起絮凝作用，不使其分散，便于机械除去。四、简述题1、岩石在静载作用下的破碎机理？1）环形裂纹，呈圆锥形向深部延伸；2）镰刀状极限状态区；3）周围岩石崩离，破碎穴形成。特点是塑性变形+“跳跃性”剪蹦,破碎坑穴大于切削具的断面积为什么说岩石的单轴抗压强度与钻探工程的关系密切？2、影响碎岩效果的因素？载荷大小的影响（等于或大于压入硬度，体积破碎，小于为表面破碎，为摩擦磨削，中间为过渡阶段，多次外载作用的小剪切，疲劳破碎区。）;碎岩工具形状的影响（硬岩选球形工具，软岩石选楔形工具）;加载速度的影响（弹塑性硬岩用冲击方式提高钻速

7、，高塑性岩石用压入式回转）;液柱压力的影响.（钻头有足够的轴向压力，低密度，低固相冲洗液，减少孔底压差）3、岩石在动载作用下的破碎机理？开始边缘出现裂纹带；脆性破碎第一形态环形崩离带；脆性破碎第二形态静压力相似的脆性破坏；脆性破碎第三形态压入深度增加，崩离体出现。特点:“跳跃性”剪蹦,体积破碎4、岩石的力学性质包括哪几类？试分别说明。岩石力学性质是岩石在受外力作用后所表现的抵抗变形和破坏的能力。变形特性（弹性、塑性和脆性）、强度特性（抗压、抗剪、抗拉和抗弯强度）、表面特性（硬度和研磨性）等的性质。5、试分析说明岩石的强度和硬度之间的关系。强度是固体物质在外载作用下抵抗破坏的能力。硬度是岩石抵抗

8、外部更硬物体压入其表面的能力。前者时抗压强度是固体抵抗整体破坏时的阻力，硬度是故意表面对另一物体局部压入或侵入时的阻力。硬度指标更接近于钻探过程的实际情况。一般硬度和抗压强度成正相关。6、根据岩石的变性特性，图示说明脆性岩石、塑性岩石和塑脆性岩石。脆性岩石的变形曲线其特征是破坏前没有明显的不可逆变形，当外载一旦达到弹性极限，岩石立即破坏。这种破坏形式消耗能量最少，只有弹性变形。塑脆性岩石的变形曲线，OA是弹性变形段， A点之后即转入塑性变形区。形变由弹性变形转为塑性变形时的载荷称为屈服极限或流变极限。到达D点后，岩石即发生破碎。 塑脆性岩石施加不大的载荷情况下就开始塑性变形，其后形变随变形时间

9、的延长而增长，曲线倾角趋近于零。这种变形曲线对于塑性岩石是有代表性的。7、何谓岩石的研磨性？影响岩石研磨性的因数有哪些？岩石磨损钻头的能力称为岩石的研磨性。（磨损包括摩擦磨损-岩石和钻具 和磨粒磨损-与孔底岩屑等有关）影响因素：1）矿物成分方面：造岩矿物的硬度（正相关），颗粒度，颗粒形状，胶结物及其形式（胶结强度越高，岩石表面不易更新，研磨性越低）。2）矿物颗粒越带有棱角，尺寸越大，越是非均质多矿物岩石，越软硬相间、孔隙度越大，则岩石的研磨性越高。3）正压力未达到岩石的硬度值以前，动摩擦系数是正压力的增函数，超过岩石硬度值以后，动摩擦系数值便保持为常数，间或还有所降低。4）摩擦速度增大的，起初

10、磨损率的增长较小，当摩擦速度增大到某一临界值，磨损率急剧增大。石英颗粒的直径越大，临界摩擦速度越小，硬质合金越硬，临界摩擦速度越大。5）介质：湿润和含水的岩石研磨性降低。8、何谓岩石的可钻性？划分岩石的可钻性有何意义？可钻性为岩石可钻进的难易程度。含义：碎岩的对象、使用的工具、钻碎的难易性。碎岩的对象是指岩石，使用的工具实质上包含了方法、工具、技术等条件，钻碎的难易性实质是钻进对象在一定条件下的可破碎性质。固有因素岩石自身因素和自然环境因素；技术因素设备因素、工具方法、工艺参数。意义：岩石的可钻性与实际生产结合的比较密切，它是合理选择钻探方法、正确设计钻头结构 、合理确立生产定额、制定生产计划

11、的关键。对碎岩技术具有重要的意义。9、试列出确定岩石可钻性的几种方法，并评述其优缺点（1）按岩石的物理力学性质分级：压入硬度法、摆球硬度法、普氏系数法、综合力学性质法（岩石的力学性质是影响岩石可钻性的决定因素）测定方法简单，测试结果稳定，排除了实际钻进时人为的因素影响，测试结果比较客观可靠。但是，不能和某种具体的钻进方法相吻合，不能体现某种具体钻进方法的碎岩特点；（2）利用现场实际钻进资料，即实钻法。优点：与实际生产结合紧密，可较准确地反映实际可钻性的特点，可直接用于生产定额，缺点：由于不同的钻进方法要求不同的分级指标，具体做起来比较繁琐，标准条件难以保证；不能维持持久；生产条件易变化难于统一

12、对比；（3）利用破碎岩石单位体积所消耗功，即比功法。单位面积比公法、单位体积比工法。能把不同的碎岩方法联系起来进行比较；只看最终结果不看过程；（4）利用模拟钻进实验台对岩石进行标定，以确定可钻性（可用全尺寸钻头或用微型钻头）微钻法。钻进标准容易统一；便于观察和测量；实验简便，实验过程易于简化。缺点：试验岩石的应力状态完全改变了；不可能把自然条件下的岩石都能一一微钻。10、碎岩工具与岩石相互作用的主要方法有哪几种？硬质合金钻进、冲击回转钻进、牙轮钻进分属哪一类？切削-剪切型、 冲击型、 冲击-剪切型硬质合金钻进是：切削-剪切型；冲击回转钻进是：冲击型；牙轮钻进是：冲击-剪切型；（回转，冲击回转，

13、回转冲击：回转冲击一般是高频低冲击功加在硬质合金钻头或金刚石钻头上。11、岩石在外载作用下的破碎变形方式有哪几种？岩石的破碎方式分为：表面研磨、疲劳破碎、体积破碎。出现的条件分别是：表面研磨：切削具与岩石接触面单位压力远小于岩石的压入硬度，岩石的破碎是由摩擦作功引起的；疲劳破碎：切削具上载荷不断增加，岩石晶体间联系被破坏，结构缺陷发展，内部裂纹交错发展，尽管压强小于岩石的压入强度，仍可破碎岩石；体积破碎：接触压强达到或超过岩石的压入强度，切削具切入岩石，克服结构强度进行破碎岩石。12、试述硬质合金钻进的适用范围及优缺点。利用镶焊在钻头钢体上的硬质合金切削具作为碎岩的工具，这种钻进方法称为硬合金

14、钻进。硬合金钻进是岩土钻掘工程中的一种主要钻进方法，它用于软岩层及中硬岩层的钻进（14级软的沉积岩、中硬的57级及部分8级岩浆岩和变质岩）。原则：在软岩和中硬岩层中用硬质合金回转钻头； 在中硬及部分中硬以上岩层中采用铣齿牙轮钻头；在硬岩中采用金刚石钻头或钢粒钻头； 在硬脆岩层中采用镶齿牙轮钻头。金刚石钻头主要用于59、76（75）的小口径；钢粒钻头主要用于91mm以上的口径； 硬质合金和牙轮钻头则既可钻进小口径，又可钻进大口径。在软岩和中硬岩运用性广；对钻孔直径适应性强，实用性强；成本低。容易磨损，起下钻头比其他频繁；孔内事故频率相对较高。13、简述硬质合金切削具在塑性和弹-塑性岩石中的碎岩过

15、程。塑性岩石：1）切入岩石的过程，在轴力作用下切入岩石（塑性岩石的切入深度h0与切削具的刃角成反比，虽然角越小切削具刃尖切入岩石越容易，但如果很小则切削具会很快崩裂，实际上角的最小值为4550。）；2）回转切削过程：切削具切入岩石并回转，在水平力Px作用下，压迫前面的岩石使发生塑性变形并不断地向自由面滑移切削作用。在轴力和回转力（该水平力可认为不变）共同作用下的切入深度更容易更深。弹-塑性岩石：硬质合金钻进的主要对象。碎岩显著特点：以跳跃式的剪切破碎为主。过程：1）切入岩石，岩石剪切破碎，前移碰撞刃前岩石；2）刃前接触面很小，挤压力较大，小剪切破碎。继续前移产生若干次小剪切；3）当刃前接触面较

16、大时，前进受阻。继续挤压刃前岩石（部分被压成粉状）；同时，Px 力急剧增大，当Px 力达到极限值时，产生大的剪切破碎，然后Px力突然减小。14、试述硬质合金的基本组成、力学性质及变化规律。 a.炭化钨为骨架材料它的高硬度保证了硬质合金的耐磨性； b.钴粉为粘结剂保证硬质合金具有一定的韧性； c.随着含钴量的增大硬质合金的耐磨性有所减弱，但抗弯强 度和冲击韧性有所提高； d.成分相同时颗粒越细，硬质合金的硬度越大、耐磨性越强；相反，颗粒越粗，抗弯强度和冲击韧性增强。15、选用硬质合金切削具的基本原则： 硬质合金切削具的基本形状：薄片状、方柱状、八角柱状、针状等。a. 方柱状适合软岩b. 八角柱状

17、合金适用于 级的中硬岩石c. 针状和薄片状硬质合金主要用于镶焊自磨式钻头，适用在硬地层和研磨性地层.16、硬质合金钻头减小切削具磨损的措施：应避免切削具在表面破碎状态下工作; 根据岩性选用合适的硬质合金牌号和型号，采用合理的钻头唇面结构; 及时修磨切削具; 采取等强度磨损的原则; 采用有润滑作用的乳化液或泥浆洗孔.17、如何确定硬质合金钻头的结构要素？结构要素主要包括：钻头体，切削具出刃（使钻头体与孔壁、岩心之间的间隙，避免摩擦孔壁和岩心，提供循环冲洗通道。）、切削具的镶焊角度、切削具在钻头体上的数目及布置方式，水口和水槽（作用：是冲洗液流经钻头、冲洗孔底并返回钻柱外环空间的通道。保证切削具的

18、冷却和孔底及时排粉。出刃确定：合理选择出刃（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。）：一般13 mm。岩硬、孔壁稳、钻速低，取小值；反之取大值，遇水敏地层还要加焊肋骨，以增大环空间隙，一般取内、外出刃36mm ，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。硬岩和裂隙性岩层中容易造成崩刃，应增加补强，底出刃有平底式、阶梯式。阶梯式可增加切削具破碎岩石的自由面，容易产生体积破碎。 ）45mm 。镶焊方式的确定：对所钻岩石切入和回转阻力小；可保证钻头体上的切削具有较大的抗弯和抗磨损能力

19、；有利于及时排除岩粉；磨损后的端面接触面积不能过快增大，应保持一定的切削能力；上述条件很难同时满足，设计钻头应根据岩性有所侧重地考虑。刃角的确定：=4550，级非裂隙性岩石；=65，级岩石；=90的小切削具，用于自磨式钻头。切削角一般软岩层应取小些，但不能过小，否则切削具后面直接与岩面摩擦。三种镶焊形式的特征分析: 切入深度相同时，切入所需轴向力Py和水平力Px： 正斜镶 直镶负斜镶磨损体积相同时，切削刃端的磨损面积: 正斜镶直镶 三者出刃一致时，切削刃上的弯矩:排粉条件:通常正斜镶的钻头在软岩 中具有高钻速，而负斜镶钻头适用于硬岩和非均质岩层，最常用的是直镶。布置方式：单环排列，双环排列，多

20、环排列。布置原则： 能保证钻头在孔底工作平稳； 多环排列时，每个切削具只破碎孔底的一部分，叠加起来完成整个唇面的切削，若各环之间能相互造成自由面，则破岩效果更佳； 尽量使每个切削具负担的破岩量接近，避免局部磨损过甚； 切削具之间应保持一定的距离，以利于排粉； 对切削具的镶焊和修磨方便。钻头切削具数目：对软岩取较少的数量，对较硬和非均质及研磨性岩石，为保证钻头寿命，一般应取密集式排列。水口的数目：等于切削具的数目或组数。18、试述硬质合金钻进中的钻速与转速的关系？并说明确定硬质合金钻进规程的基本原则。钻软、塑性大、研磨性小的岩层时（曲线），钻速vm与转速n基本呈（直线）线性关系；钻中硬、研磨性较

21、小的岩层时（曲线），钻速vm与n开始呈直线关系，但随着n继续增大而逐渐变缓，转速愈高， 钻速增长愈慢；钻中硬、研磨性强的岩层（曲线），开始类似于曲线，但vm随n增大而增大的速率缓慢， 当超过某个极限转速n0后，钻速还有下降的趋势。在实际钻进中P、n、Q都不是单独起作用，存在交互影响。1）软岩研磨性小易切入，应重视及时排粉延长钻头寿命，应取高转速、低钻压、大泵量的参数配合；2）研磨性较强的中硬及部分硬岩，为防止切削具早期磨钝保持较高钻速，应取大钻压、较低转速、中等泵量；3）中等研磨性中软岩，应取两者参数配合的中间状态。定性分析的原则是： 钻进级及以下岩层，以较高转速为主；钻进级 及以上岩层，应以

22、较大的钻压为主。19、钻探用金刚石分为天然的、人造的两大类。（1）天然金刚石分为：天然金刚石 “包布兹”（Bortz） 制造表镶钻头；天然金刚石“刚果”（Congo） 孕镶钻头；天然“卡邦纳多”（Carbonado）“巴拉斯”（Ballas）首饰；天然“雅库特”（）主要在前苏联境内使用。（2）人造金刚石分为：人造金刚石单晶人造金刚石聚晶 由细小的金刚石颗粒、粘合剂烧结成较大颗粒的多晶金刚石人造金刚石复合片（PDC） 由一层金刚石多晶薄层、一层较厚的硬质合金层复合而成。22、如何确定金刚石钻进的钻进规程？钻速、钻头总进尺和单位进尺的金刚石耗量三个指标。31、何谓冲击回转钻进？在钻进过程中一般如何

23、实现冲击回转钻进？冲击回转钻进是在钻头已承受一定静载荷的基础上，以纵向冲击力和回转切削力共同破碎岩石的钻进方法。冲击回转钻进的核心部件是冲击器。35、简述冲击回转钻进用钻头有何特点？（1）冲击回转钻进时钻头刚体承受冲击荷载、轴向静载和扭矩，刚体材料强度要高于普通钻头40Cr、45CrNi合金钢；（2）取心冲击钻头壁厚较普通取心钻头厚，一般壁厚1020mm，钻头体长度较长（140mm）；而气动冲击回转钻头壁厚更大或多采用全面钻进型式；（3）钻头体的外形多呈多边形，以增大通水、通气面积；（4）为使钻头切削具承受大冲载，多采用YGl5或粗粒YG11C硬质合金切削具，多采用圆柱状、八角状和球齿形状。（

24、5）切削具的出刃形式多为平底形，且出刃量较大。36、何谓岩心采取率？钻进中影响岩矿心采取质量的因素主要有哪些？岩（矿）心的采取率是指在回次钻进过程中，实际取出的岩（矿）心长度与实际钻进进尺的比值。自然因素：（地质因素主要有岩石的强度、硬度、完整度、胶结性、研磨性和易溶度等）人为因素： （钻进方法选择不合理，钻具结构选用不合理，钻进规程不当，操作方法不正确） 40、试述双层岩心管钻具的结构类型与特点。为减弱机械力对岩心破坏，钻具中设置避振缓冲装置；为减轻对岩心冲刷作用，钻具中设置隔水和分流装置；为防止或缓解岩矿心互磨，双管钻具中增加减磨防磨装置；为防止岩矿心污染，设置隔浆活塞、压入式内管钻头、密

25、封装置等；为防止岩矿心脱落，设置爪簧、压卡装置、隔水球阀等.41、何谓绳索取心钻进？其有何优缺点？绳索取心：钻进中岩心充满岩心管后不需提钻，借助绳索和专用打捞工具从钻杆中把内管及岩心提至地表的取心方法，极大地减少了起下钻具时间，机械化程度高，增加纯钻进时间，虽然绳索取心钻头壁更厚，机械钻速略低于普通钻头。总的钻效提高了，且这种趋势随孔深的增大而增大；岩心堵塞后能即时报警，岩心采取率高，地质效果好；减少了提钻次数，钻杆与孔壁间隙小，钻头回转平稳，钻头寿命比普通钻头寿命高一倍左右；降低钻探成本。钻杆的内径大而管壁薄，钻头壁较厚，钻进时碎岩功率消耗较大。绳索取心钻具配套设备较多，一次性投资较大。地质

26、条件：适于各种地层，在69级中硬岩层中效果最好。一般不宜钻1012级岩石。这时钻效极低，钻头极易磨损，不能充分发挥绳索取心钻进的优越性。绳索取心与液动冲击器相配合，钻进硬地层有良好的前景。绳索取心一般在深孔中采用。通常钻孔越深其经济技术效果越好,但最大深度受钻杆强度制约。 若绳索取心钻头寿命短，便失去了绳索取心的意义42、以S75钻具为例，试述绳索取心钻具的主要结构及其功能。外管总成：弹卡挡头1、 弹卡室7、稳定接头23（上扩孔器）、外管46和钻头52。内管总成：捞矛、弹卡定位、悬挂 、到位报讯、岩心堵塞报警、单动、内管保护和调节机构。51、为什么钻井作业要求钻井液具有良好的剪切稀释性？环形空

27、间： 低， a大，有利于携带钻屑；钻头水眼： 大， a小，有利于水力破岩。52、论述不分散低固相聚合物钻井液能显著提高钻速的原因聚合物钻井液固相含量低，亚微米粒子比例小，剪切稀释性好，卡森极限粘度低，悬浮携带钻屑能力强，洗井效果好，这些优良性能都有利于提高机械钻速。53、怎样设计钻孔护壁堵漏的综合技术措施？（1）各种盐类地层，采用盐水泥浆；（2）粘土、泥岩、页岩，钙处理泥浆、钾基泥浆，乳化沥青泥浆和油包水活度平衡泥浆；（3）流砂、砂砾、松散破碎地层，钠羧甲基纤维素泥浆、铁铬盐泥浆、木质素磺酸盐泥浆和腐植酸泥浆；（4）裂隙地层，优质膨润土泥浆；（5）岩溶地层，化学堵漏，包括水泥堵漏、脲醛树脂堵漏；（6）高压油、气、水地层，高比重泥浆，同时采用暂堵技术。（7）高温地层，选用耐高温的造浆粘土，如海泡石和凹凸棒石粘土等。采用抗温和抗盐能力较强的有机处理剂。丙烯酸类的衍生物、腐植酸类的磺化体，以及各种树脂具有较高的抗温能力。减少粘土加量，对付粘土分散度增大的情况。二、判断选择题15、随着硬质合金中钴含量的增加，相对密度有所下降 硬度逐渐降低，耐磨性能 下降；而抗弯强度逐渐增加，同