钻探工艺学相关知识

第一章

1、岩石性质包括哪几类？试分不讲明

（1）岩石的强度：岩石在载荷作用下抵抗破坏的能力

（2）岩石的硬度：岩石抵抗其他物体刻划或压入其表面的能力（3）岩石的弹性和塑性：外力作用于岩石时，岩石发生变形，若撤除外力后岩石的外形和尺寸完全恢复原状，则这种变形成为弹性变形；若撤除外力后岩石的外形和尺寸不能完全恢复原状而产生残留变形，则称为塑性变形。

（4）岩石的研磨性：岩石磨损钻头的能力。

2、试分析讲明岩石的强度和硬度的关系

岩石硬度是岩石表面的局部对另一物体压入时的阻力，而岩石硬度是岩石整体破裂时的阻力，因此不能把岩石的单轴抗压强度作为岩石硬度的指标。依照理论分析，岩石抗压入硬度为单轴抗压

强度的（1+2π）倍。实验表明，岩石压入硬度与单轴抗压强度之比大约在5~20倍之间

3、何谓岩石的研磨性？阻碍岩石研磨性的因素有哪些？

岩石磨损钻头的能力称为岩石的研磨性

阻碍岩石研磨性的因素有摩擦力、滑动速度和摩擦时刻。

4、何谓岩石的可钻性？划分岩石的可钻性有何意义？

岩石的可钻性是表示钻进过程中岩石破裂的难易程度

意义：它是决定钻进效率的差不多因素。岩石可钻性及按岩石可钻性分级对钻探实际生产来讲特不重要。它是合理选择钻进方法、钻头类型和结构、钻进规程参数的依据，也是制定钻探生产定额和编制钻探生产打算的依据。

5、试列出确定岩石可钻性的几种方法，并评述其优缺点

（1）金刚石钻进岩石可钻性分级法

（2）按岩石研磨硬度和抗剪强度分级

（3）按联合指标分级

（4）微钻速度法

（5）碎岩比功法

第二章

6、碎岩工具与岩石相互作用的要紧方法有几种？硬质合金钻进、冲击回转钻进、牙轮钻进分属哪类？

（1）切削—剪切型

（2）冲击型

(3) 冲击—剪切型

7、岩石在外载作用下的破裂变形方式有几种？

（1）岩石的表面研磨（表面破裂）

（2）疲劳破裂

（3）体积破裂

第九章

8、简述硬质合金切削具在塑性和脆性岩石中的碎岩过程

（一）塑性岩石的碎岩情况

1、切入岩石的过程

在切削具和岩石接触面的压强达到或超过岩石的压入硬度时，在轴向力作用下，由于切削具后斜面的作用，使切削具的刃尖

并非垂直切入岩石，而是沿着与垂线成一定角度的方向切入岩石

2、回转切削过程

切削具切入岩石并回转时，在水平力作用下，压迫其前面的岩石，使之发生塑性变形并不断地向自由面滑移，称为切削作用。在切屑的裂隙尚未进展到全段面断裂之前，下一部分切屑又发生滑移。因此，其切屑应该是连续的、平稳的，其切削槽宽与切削具刃宽是相同的。

（二）脆性岩石的碎岩情况

1、切入岩石的过程

在切削具和岩石接触面的压强达到或超过岩石的压入硬度时，在轴向力作用下，切削具切入岩石。现在岩石发生脆性剪切，破裂的岩屑向自由面崩出

3、回转切削过程

当切削具在水平力作用下前进时，首先将刃尖前的岩石剪切掉，称为大剪切，因此水平力突然降落下来。当切削具接着前进时，在切削具刃尖前不断发生小体积剪切，崩落出小体积的岩屑。通过不断的小体积剪切后，切削具刃前与岩石接触的面积不断增大，直至又达到全高接触时，又发生一次大剪切。因此在脆

性岩石中回转切削过程是由数个小剪切和一个大剪切所组成的不断循环的过程

9、试述硬质合金的差不多组成、力学性质及变化规律

（1）钻探用的钨—钴合金：要紧是碳化钨（WC）—钴(Co)系硬质合金。它以碳化钨粉末为骨架金属，钴粉末为粘结剂，用粉末冶金方法制成。

（2）硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特不是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也差不多保持不变，在1000℃时仍有专门高的硬度。

（3）随着合金中含钴量增加，相对密度下降，硬度、耐磨性降低，而抗弯强度、冲击韧性增高；WC的颗粒越细，硬度越大、耐磨性越强；反之，则抗弯强度、韧性增强。

10、如何确定硬质合金的出刃和镶焊角

（1）镶焊在钻头体上的切削具必须突出钻头体一定的量，此突出部分称为切削具的出刃，切削具出刃有：内出刃、外出刃和底出刃。

（2）切削具前面与垂直于钻头唇面方向之间的夹角为镶悍角

11、在中硬中等研磨性地层采纳硬质合金钻进时，选择或设计钻头时应如何考虑？

自磨式硬合金钻头可用于钻进硬而研磨性大的可钻性5～8级及部分9级岩石，但这种切削具因断面较小而抗折断能力较差，为此需要用钢片或其它易磨金属把切削具支撑或包裹起来以增强其抗弯能力

12、试述硬质合金钻进中钻速与转速的关系，并讲明确定硬质合金钻进规程中的差不多原则

硬质合金钻进软岩，能够认为机械钻速v与转速n是成正比的；在中硬以上岩层中钻进时，机械钻速v与转速呈抛物线关系。曲线最高点的是最优转速，现在的机械钻速最高。

差不多原则：1、钻压的确定

2、转速的确定

3、泵量的确定

4、各钻进参数间的配合关系