岩土钻掘工程学复习资料

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1、岩土钻掘工程学复习资料1.钻井工程全过程一回次：配钻具→下钻→扫孔→钻进→冲孔→卡芯→起钻由若干回次叠加2.冲洗液循环正循环：冲洗介质由钻杆柱中心进入孔底，由钻头水口处流出经钻杆与孔壁的环状间隙上返孔口反循环：冲洗介质经钻杆与孔壁的环状间隙进入孔底由钻头水口处进入由钻杆柱中心上返地表。孔底局部反循环：整个钻孔大部分仍是正循环，仅在孔底岩心管部分实现反循环，使冲洗液的流动方向与岩心的进入方向一致。岩石性质物理性质：粘结状态、孔隙度、密度、结构和构造。A粘结状态分坚固岩石、粘结性岩石、松散型岩石、流动性岩石B.孔隙

2、比、孔隙度岩石的孔隙比kP：岩石中的孔隙体积VP与岩石中固相骨架的体积Vc比kP=VP/Vc岩石的孔隙度P：岩石中的孔隙体积VP与岩石总体积V的百分比3.岩石的孔隙性削弱了岩石的强度。一般沉积岩具有高的孔隙度，随着埋深的增大，岩石的孔隙度降低。岩石的容重γs：是岩样重量G与其总体积V之比D.结构和构造岩石结构说明岩石的微观组织特征。与矿物颗粒的大小、形状和表面特征有关，反映岩石的非均质性和孔隙性。岩浆岩主要具有块状结构，其构造特征对钻掘破碎岩石没有显著影响。沉积岩的成因广泛，故其结构也比较复杂。碎屑岩具有碎屑

3、结构，按碎屑的大小可分为砾状结构（碎屑直径＞2mm）、粗粒结构（碎屑直径1~2mm）、中砂结构（碎屑直径0.1~1mm）、粉砂结构（碎屑直径0.01~0.1mm）。。力学性质：强度、硬度、弹性、脆性、塑性和研磨性强度：岩石在载荷作用下抵抗破坏的能力。破坏前所能承受的最大载荷称为极限载荷，单位面积上的极限载荷称为极限强度硬度：岩石的硬度反映岩石抵抗外部更硬物体压入（侵入）其表面的能力。弹性（塑性）：当除去外力时岩石能（不能）恢复原状的特性研磨性：岩石磨损工具的能力。11.岩石的破碎方式切削一剪切型、冲击型、冲击一

4、剪切型三类12.钻柱中和点：钻柱轴向力等于零处称为零断面或中和点13.钻井装备：泵、动力、钻塔总程、钻具总程、拧卸工具、采心工具、测斜工具、事故处理工具14.硬质合金（成分、性能、形状、适应地层、破岩方式）成分：钻探用的钨(WC)-钴(Co)合金,以碳化钨粉末为骨架性能：含钴量↑——相对密度↓,硬度↓,耐磨性↓,抗弯强度↑,冲击韧性↑；WC的颗粒↓——硬度↑,耐磨性↑；反之WC的颗粒↑——则抗弯强度↑、韧性↑。形状：薄片状、方柱状、八角柱状和针状适应地层：片状硬质合金：刃薄易于压入和切削岩石，但抗弯能力差，适用

5、于Ⅰ～Ⅴ级软岩；柱状硬质合金：抗弯能力较强，压入阻力也较小，主要适用于Ⅳ～Ⅶ级中硬岩石；八角柱状合金的抗崩能力强，利于排粉和破岩，并易于焊牢，在裂隙发育和较硬地层中应用广泛；针状和薄片状硬质合金：主要用于镶焊自磨式钻头，在硬地层或研磨性岩石中使用。破岩方式：硬合金钻进的过程，实际上是切削具在轴向力的作用下，压入岩石；在回转水平力的作用下，沿孔底切削碎岩；在轴向力和水平力的共同作用下，孔底岩石以薄的螺旋层形式连续被破碎15.合金钻头结构钻头体：硬合金切削具的支撑体，传递轴载和扭矩，承受切削具破岩的反作用力、孔底的

6、动载和摩擦。切削具出刃：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——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。切削具的镶焊角度：具有一定刃角β的切削具以不同的前角（亦称镶焊角）镶焊在钻头体上，形成不同的切削角α，从而获得不同的钻进效果。硬质合金切削具在钻头体上的布置方式：切削具的排列方式有：单环排列、多环排列、密集排列等。切削具在钻头体上的数目：钻头上切削具数目越多，切削点就多，单位时间完成的切削量就大，钻速也越高，钻头寿命较长。对

7、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。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。（2）水口形状：矩形、半圆形、梯形和三角形，三角弧形水口效果最好。（3）水口的数目：等于切削具的数目或组数。总面积应大于或等于钻头外环空间（包括回水槽）的面积。合金钻头三要素合金型号和形状、钻头体、焊接参数16.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。切削具一般是单斜面锐角，钻进中，随切削具磨损

8、，机械钻速逐渐下降。一般适用于研磨性小的软及中硬岩石。17.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。17.金刚石钻头成分与结构：金刚石为结晶体性质：金刚石为结晶体碳原子之间以共价键相连，结构非常稳定。金刚石的弱点：①脆性较大，遇冲击出现碎裂；②热稳定性较差，高温下氧化并“石墨化”。金刚石工具制造过程中，须隔氧，避长时间高温；在使用中，须