岩土工程施工技术复习题

1、岩石研磨性，影响岩石研磨性的因素？如何测定？

岩石的研磨性：岩石磨损切削具的能力称为岩石的研磨性

影响岩石研磨性的因素：

一般随着岩石中的造岩矿物的显微硬度、坚硬矿物碎屑和颗粒的含量与粒度、岩石的压入硬度、孔隙率、非均质性等指标的增高，岩石的研磨性增高。

1、影响岩石研磨性的因素

（1）岩石颗粒的硬度越大，研磨性也越强，石英岩具有强研磨性

（2）岩石胶结物的粘结强度越低，岩石的研磨性越强。

（3）岩石颗粒形状越尖锐、颗粒尺寸越大，岩石的研磨性越强。

（4）岩石表面粗糙，局部接触易产生应力集中，研磨性增强

（5）硬度相同时，单矿物岩石的研磨性较低，非均质和多矿物的

岩石（如花岗岩）研磨性较强。岩石中较软的矿物（云母，长石）首先被破碎下来，使岩石表面变粗糙，同时石英颗粒出露，从而增强了研磨能力。

（6）介质的影响，湿润和含水的岩石硬度和研磨性都会降低。

常用测定岩石研磨性的方法

目前国际上还没有统一测定岩石研磨性的方法。通常用模拟某种钻进过程的方法，不同方法的结果难以相互比较。

钻磨法:金属棒在载荷、转速下与岩石摩擦后的失重

磨削法：硬合金刀具在压力下与岩石试件摩擦，以一定时间内刀具的失重

微钻头钻进法：微型钻头在一定规程下钻磨岩样，一定时间内钻头的磨损。

标准圆盘磨损法：用圆盘金属试样在压力下对岩石作滑动摩擦，以金属圆盘的磨损量表示岩石的研磨性指标。按此方法可把岩石的研磨性分成12个级别，而我国有关部门习惯于把岩石的研磨性分成弱、中、强三个等级。

2、碎岩刃具可分为哪几类？

切削一剪切型、冲击型、冲击一剪切型三类。

3、影响碎岩效果的因素有哪些？

影响碎岩效果的因素

1. 载荷大小的影响

实践表明，钻进速度vm与比压P的关系曲线可分成三个区段：

1）表面破碎切削具与岩石的接触压力远小于岩石硬度，切削具不能压入岩石。岩石破碎是由接触摩擦功引起的，钻进速度低。这种变形破碎方式称为岩石的表面破碎区。

2）疲劳破碎轴向载荷↑但<岩石硬度，

使岩石晶间联系破坏，多次加载疲

劳裂隙发展众多裂隙交错，产生粗

岩粒分离，称为疲劳破碎区。

3) 体积破碎

切削具上的载荷继续↑，接触压力≥岩石硬度，切削具有效地切入岩石，切下岩屑，称为体积破碎，会分离出大块岩石，破碎效果好。

4、什么是岩石可钻性？有哪些待级？如何分级？

1、岩石可钻性的概念

岩石可钻性是表示钻进过程中岩石破碎的难易程度。在钻探生

产中通常用机械钻速作为衡量岩石可钻性的指标，单位是m／h。

2、岩石的可钻性及可钻性分级的意义

可钻性及可钻性分级是决定钻进效率的基本因素，也是确定岩

石破碎的难易程度的综合指标。对钻探生产非常重要，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

订钻探生产定额和编制钻探生产计划的依据。

5、什么是钻具？钻塔的作用是什么？钻杆柱的作用是什么？

钻探工具：钻探工具是施工用的工具，它又可分为钻进工具、辅助工具、打捞工具和专用工具等。

钻进工具是直接用来加深钻孔的各种工具，它包括粗径钻具、钻杆柱与主动钻杆三部分；钻塔：为钻进过程中提钻、下钻提供支撑

二、钻杆柱

主要的作用。

(1)把钻机动力和回转器的回转运动传递给孔底的钻头。

(2)将轴向载荷(钻压)传递给钻头并加以调节。

(3)用作钻孔冲洗介质的通道。冲洗介质经过钻杆、钻杆与孔壁(或套管内壁)形成的环状间隙进行循环，用来冲洗钻孔和冷却钻头。

(4)在某些特殊钻进方法中，钻杆柱还用作输送岩芯或岩芯提取器的通道或作为更换井底钻头的通道、以及投送卡取岩心的卡料，输送测斜仪器或者输送堵漏材料等

钻杆柱的功用

把钻压和扭矩传递给钻头，实现连续给进；

为清洁孔底和冷却钻头提供输送冲洗介质的通道；

更换钻头、提取岩心管和进行事故打捞的工作载体。

在绳索取心和水力反循环连续取心钻进中是岩心的通道；

用孔底动力机钻进时，钻杆柱承担孔底动力机的反扭矩。

6、什么是硬质合金钻进？硬质合金钻头的结构要素包括哪些？切削具内、外出刃及底出刃

的作用？切削具的排列方式有哪些？确定切削具布置方式的原则？钻头水口与水槽的作用？磨锐式与自磨式硬质合金钻头有何区别？

A、硬质合金钻进的基本概念

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钻进。

B、内、外出刃——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。底出刃

作用：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。

切削具的排列方式有：单环排列、多环排列、密集排列等。

确定切削具布置方式的原则：

①能保证钻头在孔底工作平稳；

②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；

③尽量使每个切削具负担的破岩量接近，避免局部磨损过甚；

④切削具之间应保持一定的距离，以利于排粉；

⑤对切削具的镶焊和修磨方便。

钻头的水口和水槽

（1）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。保证切削具的冷却和孔底及时排粉。

1、磨锐式硬质合金钻头钻头上的合金切削具磨钝后可用砂轮修磨锐利的钻头。切削一

般是单斜面锐角，钻进中，随切削具磨损，机械钻速逐渐下降。一般适用于研磨性小的软及中硬岩石。

2、自磨式硬质合金钻头

采用小断面切削刃，磨损后，接触面积不变，无变钝的弱点，机械钻速基本平稳。

7、金刚石扩孔器作用？孕镶金刚石钻头胎体作用？

扩孔器的作用：

修扩孔壁，保证钻孔直径符合要求减少新钻头下孔的扩孔量；

保持孔内钻具的稳定性，使钻具在高转速下保持动平衡状态；

8、什么是钻进规程？回转钻进中的主要钻进参数有哪些？有哪几种规程？实际钻压如何

计算？钻压对钻速的影响？转速对钻进的影响？冲洗液性能对钻速的影响？钻压、转速与泵量三个参数间的配合关系？施加钻压时应注意哪些方面？如何选择转速？选择冲洗液量应考虑哪些因素？

钻进规程是指为提高钻进效率、降低成本、保证质量所采取的技术措施，通常指可由操作者人为改变的参数组合。

在回转钻进中主要的钻进参数有：钻压、钻具转速、冲洗介质的品质、单位时间内冲洗介质的消耗量等工艺参数。

生产中有不同的钻进规程：最优规程、合理规程、专用规程

实际钻压=给进力(钻具质量+正或负的机械施加力)-(冲洗液浮力+孔内摩擦阻)

钻压在很大的变化范围内与钻速近似成线性关系；

a点之前，钻压太低，钻速很慢；

b点之后，钻压过大，甚至切削具完全吃入岩层，孔底冷却和排粉条件恶化，钻头磨损也加剧，钻进效果变差

钻速:vm∝（P-W）,式中W—ab线在钻压轴上的截距，相当于切削具开始压入地层时的钻压。在石油钻井中称为门限钻压，取决于岩层性质。

2、转速对钻速的影响

1、钻软、塑性大、研磨性小的岩层时（曲线Ⅰ），钻速vm与转速n基本呈线性关系；

2、钻中硬、研磨性较小的岩层时（曲线Ⅱ），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；

3、钻中硬、研磨性强的岩层（曲线Ⅲ），开始类似于曲线Ⅱ，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。

4、在其他钻进参数保持不变的情况下，钻速可表述为vm∝nλ

λ为转速指数，一般小于1，其数值大小与岩性有关。

5、冲洗液性能对钻速的影响

5.1冲洗液密度对钻速的影响

冲洗液密度决定着孔内液柱压力与地层孔隙压力之间的压差

孔底压差对刚破碎的岩屑有压持作用，阻碍孔底岩屑及时清除，压差增大将使钻速明显下降。

2 冲洗液粘度对钻速的影响

其他条件一定时，冲洗液粘度的增大,将使孔底压差增大，浮

力增大，并使孔底钻头获得的水功率降低，从而使钻速降低。

3 冲洗液固相含量及其分散性对钻速的影响

A、固相含量、固相颗粒的大小和分散

度对钻速对钻进速度有明显影响。

B、固相含量相同时，分散性冲洗液比