钻探工程

一

钻孔孔深：钻孔孔口到井底的轴线长度。

钻孔结构：钻孔由开孔至终孔，孔身口径的变化。

钻具：钻进工具的通称（地面线一下钻孔中用于钻进的工具）。

钻孔作业的基本程序？分别可用哪些方法？

1破碎孔底岩石：冲击钻进，回转钻进，冲击回转或回转冲击钻进

2提取岩芯及岩粉：冲洗介质孔内循环把岩粉冲出孔外，附着钻具上与钻头同取出，用抽筒提出

3加固孔壁：水泥加固，金属套管下入孔内，冲洗介质孔内循环平衡压力形成泥皮。

什么叫钻孔结构？其设计原则及顺序是什么？

钻孔由开孔至终孔，孔身口径的变化成为钻孔结构。设计原则：换径次数“越烧越好”，孔深结构越简单越好，节约成本。设计顺序：“由上往下”“从小到大”设计。为使钻孔适应设备负荷能力，达到一定深度后改换较小口径钻进。因此，应从目的层开始往地面方向设计钻孔的口径。换径的级数越简单越好。

二

岩石的硬度：岩石表面抵抗工具入侵压碎，刻划，切削，冲击，研磨的能力。

岩石的研磨性：岩石磨损钻进工具的能力。

岩石的可钻性：钻进过程中岩石抵抗破碎的能力。

岩石可钻性对工程（钻孔工作）有何意义？它是如何进行分级的?

意义：钻孔施工设计的依据，钻进生产定额依据，促进技术进步。

分级：岩石可钻性分级可以从四个方面划分：按机械钻速分级法，摆球硬度分级法，压入硬度分级法，微钻法。

其中按机械钻进速度分级法分级可分为12级；它是以规定的设备工具和技术规范条件下，在现场进行实钻，以所得的纯钻进速度，作为岩石的分级指标，分级指标中回次长度值作为辅助指标。

外载作用的大小与岩石破碎过程有什么关系及特征？

Ⅰ：表面破碎区：外载远小于岩石硬度，岩石表面上，发生弹性变形（图形为直线）或微小裂纹，只有表面研磨破碎。Ⅱ：疲劳破坏区：外载增加或者反复加载，岩石产生疲劳破坏，疲劳裂隙发育，小块岩石剥离。

Ⅲ：体积破碎区：外载增加到大于岩石硬度，工具吃入岩石表面，大块岩石崩离，产生体积破碎。

三

思考题:硬质合金切削具在塑性和塑脆性岩石中的碎岩过程有什么不同？

塑性：岩石碎岩过程中破碎的实质是剪切破碎，特点是连续切削，宽度相同的切槽，平整的槽底，若想提高钻速，可增大切入尺度，提高钻速。

塑脆性：破碎实质是压裂破碎，特点是碎裂的切削，宽度变化的切槽，凹凸不平的槽底，提高钻速的方法：压力足转速不太快。

硬质合金钻进有哪些特点？及其应用范围？

1，钻进时工作平稳，振动较小，岩芯比较光滑完整，采取率较高，孔斜不大。

2，根据不同岩性，可以灵活改变钻头结构。在软中硬岩中具有相当高的钻进效率。

3，操作简单，方便，钻进规程参数容易控制，孔内事故较少。

4，硬质合金比较便宜，钻头镶焊工艺简单，修磨方便，成本费用低。

5,应用范围不受孔深，孔径和孔向的限制。

应用范围：硬质合金钻进主要用于1~7级岩石及部分8级岩石。

钻孔工程中可以采用哪些钻进规程?它们有哪些特点？

1，最优钻进规程:特点：在一定条件下能达到综合最佳技术经济指标的钻进参数值。

2，强力钻进规程，特点：高速钻进，钻进时采用比一般钻进参数高的钻进参数值，但钻进过程中的磨损也较大。

3，特殊钻进规程，特点：其钻进参数特殊，是为了某些特殊的目的或要求所采用的。

确定钻进规程的主要理论依据是什么？试述硬合金钻进规程（P,n,Q）三参数的确定方法。

钻进规程一般是钻压P转速n冲洗液量Q三个钻进过程中可以控制的工艺参数，确定钻进规程即确定钻压P转速n冲洗液量Q三个参数。则理论依据：钻压的确定依据是切削具应切的应力大于岩石的硬度；转速的确定依据，使切削具与岩石破碎裂隙发育速度相适应，又使磨损速度打。冲洗量的确定依据，根据岩石的软硬程度以及钻头及杆直径来选用冲洗量，冲洗量充足。选择确定环状空间冲洗液上速度V速=0.3~0.4m/s。

四钢粒钻进

钢粒钻进的碎岩方式？

压裂破碎压碎破碎

钢粒钻进中，钢粒储存在什么地方？是如何补充和更新的？

钢粒钻进开始时，向孔底投有一定量的钢粒，这些钢粒一小部分被压在钻头底部下，而大部分则积聚于钻头内外侧环状空间里。

补充：因摩擦力的作用，内环状间隙的钢粒以非同步的速度跟随钻头作圆周运动。处在钻头水口时，因失去惯性，在水中和自重力作用下，落入水口，被回转中的水口。导砂弧形面导入底层下，补上了因离心力和冲洗液循环作用被甩局外环状间隙的钻粒，完成了向钻头唇面的补砂作用。

更新：钻进时，钢粒在冲洗液的作用下，一部分在孔底是悬浮状态，另一部分则由本身的重力，从钻头水口的握力面导向钻头唇部，在孔底破碎岩石。碎岩过程中，钢粒本身受到磨损至失去（克寸）取能力，被冲刷上来，沉入取粉管或排出口，而完整取钢粒因重力作用，又被导入钻头唇部去破碎岩石。这样的反复作用，形成了孔底钢粒不断分选和更新的过程。

与硬合金相比，钢粒钻进规程参数有何不同？为什么？

钢粒钻进规程与硬合金相比最大的特点是难控制，并且冲洗液在钢粒钻进中发挥着重要作用。因为，在钢粒钻进中，切削具具有不固定性，有冲击反复碾压破碎作用，并可补充更新。因此在确定规程参数时，没有硬合金钻进确定参数易计算，但仍可根据公式计算出钻压，转速则可根据钻深，岩石级别来确定或根据硬合金钻进选择线速度进行计算。钢粒钻进中冲洗液的液量确定是解决钻进关键技术问题：孔底和钢粒的补砂和更新的重要参数。

（与硬合金规程参数中钻压P，转速n计算方法相似，理论有差异，冲洗液量是最大的差异，钢粒钻进中的冲洗液要保证钢粒的补充更新。）

五金刚石钻进

孕镶金刚石钻头的浓度：胎体工作层单位体积所含的金刚石量（即体积浓度）。

金刚石钻进的临界钻进规程：在岩层条件确定的情况下。Pn升高到某一值时。钻进功率消耗和胎体温度急剧上升。冲洗液量再增大也改变不了这一突变，并且钻头磨损也快速上升。每一特定岩石，都可以通过实验得到临界规程。

试述金刚石钻进的特点和适用范围。

1，切削具硬度高，耐磨性好（最好）。用于中硬以上岩层钻进，机械钻速高，钻头寿命长，钻进成本低。2，钻头结构及镶嵌方式多样。加聚晶复合片大切削具，使其可用于Ⅰ~Ⅻ级全部各种地层钻进。3，切削具出刃量小，易使岩芯破碎堵塞，但完整的岩芯质量好，钻孔弯曲小。4，金刚石性脆，热稳性差。

适用范围：1,2,3,金刚石钻进在孔径和孔深方面，几乎不受限制，可以打任意角度的钻孔，4遇石英砂岩等研磨性极强的底层钻头寿命成都大大降低，无研磨性中硬以下地层中适用其经济适用性不如硬合金钻进，因此，金刚石钻进不能取代其它钻进方法。

如何确定金刚石钻进规程？

1）钻压的确定：一定要保证金刚石有效的破碎岩石，使钻压达到最佳值，钻速高，消耗小。钻压的确定必须以钻头类型为依据。

表镶：计算公式F=fmEF；

其中F：钻头上总压力；f系数；m钻头金刚石总含量；E金刚石粒度；F每颗金刚石上的夜里。

孕镶：计算公式P=pA

其中P=钻头总压p=推荐的单位压力A钻头端面与岩石接触面积

选择确定和施加钻压时应注意：1，岩石性质2，金刚石质量3，钻头类型4，施加钻压的阶段性5,孔底时机钻压

2）转速（n）的确定：

方法类似硬合金转速的确定。孕镶，一般要求钻头圆周线速度达到1.5~3.0m/s.