岩土钻掘整理

1、钻探工作的内容：（设计阶段，施工阶段，结束阶段）

设计阶段：确定钻孔结构；选择设备、工具、管材；制定工艺措施；预算台效；制定安全措施；人员组织与管理。

施工阶段：施工准备（修路、机场平整、安装水电等设备）开孔→正常钻进→终孔

结束阶段：封孔；拆迁；资料统计、对比、总结

2、几个基本概念：机械钻速、钻孔结构、岩石可钻性

机械钻速：单位纯钻进时间内所钻钻孔的进尺量。反映碎岩方法、所钻岩石性质，所用钻进工艺技术状况的一个指标。钻孔结构：是指构成钻孔剖面的技术要素，它包括：总孔总深度各孔段直径和深度

套管或井管的直径和长度，下放深度和灌浆部位。岩石可钻性：是指岩石被碎岩工具钻碎的难易程度。（我国原地质部于1953年颁布的“岩心钻探岩石可钻性12级分类表”，等级越高越坚硬）（名词解释）

第一章岩芯钻探钻具和设备

1、钻具的组成（填空）：钻头、岩芯管、取粉管、钻杆柱、接头、钻铤、主动钻杆（作用）、水笼头（由下至上）

2、钻杆柱的功用：传递动力（钻压、转矩）、通道（冲洗液、矿岩心、卡料或仪器等）

3、钻探设备组成：钻探设备包括钻机、泥浆泵、钻塔和动力机等。

钻机：带动钻具向地层深部钻进；通过升降机起、下钻具。（回转、调压给进、升降、拧卸、检测等系统）

泥浆泵：向孔内输送冲洗液以清洗孔底、冷却钻头和润滑钻具。

钻塔：要求：用于升降钻具的构筑物。

钻塔的类型：四脚钻塔、三脚钻塔、A型钻塔、桅杆钻塔的基本参数：钻塔高度和二层台高度、额定负荷和最大负荷、顶部尺寸和底部尺寸、自重等。钻塔高度（由孔深决定和提升能力决定）和立根长度由孔深决定动力机

第二章钻进方法

1、硬合金钻进.定义：利用镶焊在钻头体上的硬质合金切削具，作为破碎岩石的工具，这种钻进方法通称为硬合金钻进（是采用具有相当硬度的硬质合金做碎岩切削具的一种钻进方法）。特点：适用于钻进中等硬度以下的岩层，即1~7级和部分8级的岩层（名词解释）

①井底碎岩过程：钻进塑性、脆性岩石特点

钻进塑性岩石的特点：（1）钻进平稳，无明显的跳跃性（2）切削槽宽与切削具宽度相等（3）能够形成连续的岩屑钻进脆性岩石的特点：（1）跃进式破碎（2）切槽的宽深大于切削具的宽与高（3）破碎岩屑不连

②切削具磨损：影响切削具被磨损的主要因素：岩石的研磨性、切削具本身的材质、钻进规程

衡量切削具磨损的指标：绝对磨损、相对磨损

③钻进规程参数的合理配合（P、n、Q）：松软岩石：中压、快速、大泵量优质泥浆，肋骨钻头。

中硬岩石：大压、中速、中泵量掏槽钻头，可用清水。硬岩研磨性高：大压、低速、中泵量自磨式钻头，密集式钻头。裂隙性岩石：低压、中速、中泵量掏槽钻头，八角柱状钻头

2、金刚石钻进

碎岩机理：表镶钻头金刚石刃的碎岩作用（压裂压碎作用（崩离）、切削作用（犁入）、拉断作用）

孕镶钻头的碎岩机理（磨削作用、微压裂压碎与微切削作用、）

钻头的选择和应用：表镶钻头：中粒、粗粒用于坚硬完整岩层。孕镶钻头：细粒、粉粒用于坚硬或破碎岩层。复合片钻头：厚为0.5mm聚晶金刚石层用于中硬岩

选择目的：高效、长寿、金刚石耗量低。选择依据：岩石的性质，如硬度、研磨性、完整性

使用要求：（１）分组排队使用，先用外径大的，内径小的（２）注意钻具组配，钻杆直径尽量与钻头直径接近

（３）合理控制时效，一般为3m/h

钻进规程参数确定：（主要依据三个指标）（1）钻进速度：钻压↑，钻速↑，金刚石耗量↑（2）钻头的总进尺

（3）单位进尺金刚石的消耗量

3、冲击回转钻进

主要特点：钻头在静压作用下，由纵向冲击动载和回转切削共同作用而破碎岩石。

冲击回转钻进应用范围：中硬岩层效果好，６－８级、部分９级岩石钻进效率高；对于粗粒不均质岩层效果明显；易斜、打滑地层钻进效果好。

冲击回转钻进提高钻进效率的原因：（填空）

（1）岩石中的接触应力瞬时可达很大值

（2）切削刃具磨损减少

（3）施加冲击载荷，有助于压碎和剪切体产生

（4）岩石受高频脉冲冲击作用，产生疲劳破碎

（5）液动冲击器所需的大排量，使孔底液流速度提高

冲击器：阀式正作用液动冲击器、阀式反作用液动冲击器、阀式双作用液动冲击器(填空)

阀式正作用液动冲击器：

定义：以液压推动冲击锤下行而进行冲击、而用弹簧恢复其原位，称之正作用液动冲击器。

特点：利用限制座使得活阀与冲锤分开；冲锤作功借助于液体压力；冲锤作功时，锤簧抵消一部分能量。

工作原理：（1）闭阀启动加速运行阶段（2)自由行程阶段(3)冲击阶段(4)回返行程阶段

影响冲击回转钻进效率因素: 钻压、转速、冲击功、冲击频率（填空）

4、钢粒钻进

钢粒钻进的工艺和设备特点：（简答题）

工艺：

钻头在轴心压力和回转力作用下，钢粒主要以压皱压碎方式破碎岩石。钻进时设想钢粒在孔底不断翻滚，经常以棱角接触岩石表面，其接触面实际上可看做成为一点，此时岩石处于弹性变形阶段，不发生破碎；随着压力的增加，当超过岩石弹性极限的瞬时，接触点处即产生裂隙；再增加压力，则钢粒与岩石的接触面积增大，这些裂隙也不断增多，扩展延深，形成许多互相交错的新裂隙；继续加压时，由于裂隙不断向外发展，岩石与钢粒接触面进一步增大，裂隙延伸范围再次加大。最后这些已经断裂的岩石就与岩体分离，以致产生体积破碎。

钢粒钻头特点：

①能很好地压住钢粒，并能带动钢粒沿孔底滚动，以便有效地破碎岩石；②能顺利流通冲洗液，排除钢粉；③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；④钻头应该耐磨，并且在磨耗中能保持良好的导砂性能和补砂性能。

规程：钻压、钻速、冲洗液量、投砂方法和投砂量

投砂方法：一次性投砂法（在回转钻进前将所需钢粒量一次投入孔内）、结合投砂法（在回次钻进前先投入孔内所需钢粒量的50%，剩下的50%在回次中分2~3次投入）、连续投砂法（用连续投砂器，在钻进过程中不断投砂）

第三章岩矿芯采取

1、工程质量指标（6个）

岩矿芯的采取与整理、钻孔弯曲度、校正孔深、简易水文观测、原始报表、封孔

2、对岩矿芯采取的基本要求（简答题）

对岩矿芯采取的基本要求是力求准确地从孔中采出能够全面代表相应孔段岩矿层的岩矿芯，在数量上要有足够的体积，在质量上能够保持原生结构和含矿品位。

（1）岩矿芯采取率：一般要求：岩芯不低于65％，矿芯不低于75％。如果不足，应进行补取。采取率=岩矿芯长度\实际进尺*100%

（2）完整性：采取的岩矿芯尽量避免人为破碎、颠倒和扰动。要求保持原生结构和原有品位，以便划分矿石类型，观察矿物原生结构和共生关系。

（3）纯洁性采取的岩矿芯不受外物的浸蚀、污染和渗进，以免影响矿石的品位、品级和物理性质。

（4）避免选择性磨损：矿芯的选择性磨损，会使其内在物质成分发生变化，造成矿物人为贫化或富集，歪曲原品位和品级。

（5）取芯部位准确：采取岩矿芯的位置准确，是为了得到岩矿层准确的埋藏深度、厚度和产状，以准确地计算矿产储量和确定其地质构造。

3、单层岩芯管钻具取芯方法

卡料、卡簧、干钻、沉淀卡取法适应地层及钻进方法(填空)

卡料卡取法：适应地层：硬和中硬、完整、致密的岩矿层

适应钻进方法：硬合金钻进或钢粒钻进

卡簧卡取法（提断器卡取法）：适应地层：岩芯完整、直径均匀的硬和中硬岩矿层

适应钻进方法：针状硬质合金钻头钻进、金刚石钻进