钻探工程复习资料

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1、一、 名词解释题岩石的研磨性 在摩擦过程中，岩石磨损切削具的能力称为岩石的研磨性。岩石的各向异性 对有层理和片理结构的岩石。当外力垂直其层理或平行其片理作用时，它们表现的力学性质指标是不一致的，称为岩石的各向异性。阀式反作用液动冲击器它利用高压液流的压力推动活塞冲锤上升，并压缩工作弹簧储存能量，当分配液流机构阀门打开高压液流畅通而工作室中的压力下降时，则工作弹簧释放能量，驱动活塞急速向下运动产生冲击。钻孔轨迹 钻孔轴线在空间的位置称为钻孔轨迹。在机械钻速 岩心钻探中，每小时进尺米数叫做机械钻速。钻头正常磨损 钻头的正常磨损是指唇部、内外径等都是轻微、均匀的磨损，没有局部突出变化。工程地质钻探

2、为查明桥基、坝基、路基、水库、港口、大型建筑物和大型设备基础的钻探工作钻孔大多为浅孔并有特殊的取样要求。工作中用特制的工程钻机进行钻探叫做工程地质钻探。钻孔遇层角 钻孔轴线遇层点的切线与其在层面上的射影之间的夹角，叫做遇层角。岩石的孔隙度 岩石中空隙体积与岩石总体积之比叫岩石的空隙度。钻进回次 每次下降钻具，经过钻进，到采取岩矿心，提起钻具为一个钻程，称为一个钻进回次。均角全距作图法 对于曲线型钻孔，在生产时间过程中，一般将两侧点之间的曲线化为折线来计算钻孔轨迹。这种方法叫均角全距法。磨锐式硬质合金钻头 硬质合金具有刃角，钻进时刃尖角的断面逐渐增大的钻头叫磨锐式合金。岩石的硬度岩石抵抗其他物体

3、压入的能力叫岩石的硬度。金刚石参数 金刚石的品质、排列分布、含量、浓度、粒度与出刃等合称为金刚石参数。四、简答题简述硬质合金破碎岩石的原理及过程？1（1）硬质合金钻进是以坚硬的硬质合金做切削具来破碎岩石，即在轴向压力和钻具回转力作用下，由硬质合金克取破碎岩石。（4分）其钻进过程如下：（1）硬质合金钻头通过轴心压力和钻具的回转作用，克取破碎孔底岩石；（1分）（2）被可取破碎的岩石颗粒由注入孔内的冲洗液排除孔外；同时冲洗液还起着冷却钻头的作用；（1分）（3）钻进过程中，岩石被克取破碎的同时，合金本身不断磨钝和磨损，因此必须定时跟换钻头；（1分）（4）钻进过程中必须定期采取岩矿心。（1分）冲击回转钻

4、进的原理？冲击回转钻进为什么能提高在硬岩中的钻进效率？（1）冲击回转钻进主要是指在回转基础上加入一个冲击力以提高钻进效率。在钻头上或岩心管上联结一个专门的冲击器，在钻进中给钻具以一定的轴向压力和回转运动，同时冲击器给钻具以一定频率的冲击能量，在冲击和回转共同作用下，钻头破碎岩石，进行钻进。（4分）冲击回转钻进提高钻进效率的原因，有以下几点：（1）冲击载荷的特点是接触应力瞬时可达到极高值，应力比较集中。（1分）（2）切削刃的磨损减少。（1分）原因有：1冲击破碎岩石时刃具与岩石的作用时间很短。2体积破碎的摩擦系数低于表面破碎的摩擦系数，冲击回转钻进中很容易达到体积破碎；3钻速快，切削具的相对磨损减

5、少。(3分)（3）在冲击时岩石上还加有一定的轴向压力，改善了冲击能量的传递条件，增大了冲击效果。（1分）（4）由于连续给岩石施加高频冲击载荷，所以在碎岩过程中裂隙发育比较完全，更有利于破碎坚硬岩石。（1分）（5）在冲击中又有连续不断的回转切削作用，改变了冲击载荷的传递方向，充分发挥了冲击碎岩和切削碎岩的效果。（1分）3什么是“五不扫”和“三必提”？3即不用金刚石钻头扫孔（1分）、扫残留岩心（1分）、扫脱落岩心（1分）、扫掉块（1分）、扫探石头（1分）；下钻遇阻轻转无效（1分）、岩心堵塞（1分）、钻速骤降时必须提钻（1分）。4何谓绳索取心钻进？其有何优缺点？4绳索取心钻具是一种不提钻取心的钻进装

6、置，即在钻进过程中，当岩心管装满岩心或岩心堵塞时，不需要把孔内全部钻杆提升到地表，而是借用专门的打捞工具和钢丝绳把内岩心管从钻杆内捞取上来，只有当钻头被严重磨损需要检查或更换时，才提升全部钻杆柱。（2分）绳索取心钻进的优点：减少起下钻的辅助时间，增加纯钻时间，钻孔越深经济技术效果越显著。（1分）岩心堵塞立即捞取岩心，提高岩心采取率。（1分）减少岩心扫孔磨损、拧卸及孔壁碰撞机会，延长钻头寿命。（1分）减轻工人体力劳动（1分）延长钻杆螺纹寿命，降低钻杆消耗（1分）减少冲液抽吸和孔壁压力失去平衡机会，从而减少孔内事故（1分）减少起下钻机械磨损和钢丝绳消耗。(1分)减少钻孔弯曲度，提高钻孔质量 (1分

7、)有利于钻穿复杂岩层。避免孔壁坍塌掉块。(1分)可以利用岩心绞车钢丝绳在钻杆内下放测斜仪，进行测斜。(1分)总之，钢丝绳取心的上述优点，可以保证岩矿心质量，大大降低钻进成本。缺点：要求钻杆材质要好、加工精度要高，这样增加了钻杆的成本；钻孔柱与孔壁的间隙小，增加了钻杆柱的磨损，也使冲洗液循环阻力增大；绳索取心钻头壁较厚，钻进坚硬岩石时，效率有所降低；回转粗径钻杆柱的阻力大，因此其动力消耗大，在深孔中影响开高转速等。(4分)简述金刚石钻进所用单动双管钻具工作原理？1金刚石钻进所用的单动双管钻具虽然结构上有所不同但其工作原理却大致相同。钻进时的回转力与轴向力均由钻杆通过异径接头、外管、扩孔器传递给钻

8、头、内管部分一般都坐在推力球轴承上，由于内管与岩心有一定的摩擦，所以一般都不会跟着外管转动，使岩心的内管处于相对静止状态。送下去的冲洗液是通过内外管的间隙流到钻头底部，冲不到岩心。内管里面原有的冲洗液在岩心的推动下，可顶开钢球排到内外管的间隙里去。在内管的下部依次插有内管短接和卡簧座，卡簧放在卡簧座中。钻进时，随着进尺的增加，岩心从岩心从钻头内口进入卡簧座，穿过卡簧，又经过内管短节进入内管。若要采心，只要往上提动钻具，使钻头离开孔底一定高度，卡簧就会借助与岩心的摩擦力而相对下移，因卡簧的外壁是锥形的，所以它又带着卡簧座下移，使卡簧座顶到钻头内沿上，同时它本身也将岩心越卡越紧，随着钻具回转而将岩

9、心扭断。（10分）地质勘探对岩矿心的基本要求有那些？2岩心钻探中，为正确反应岩矿心的代表性，对岩矿心质量有如下基本要求采取率（1分）取出的岩矿心长度与对应孔段实际进尺长度的百分比叫做岩矿心的采取率。普查、勘查程序不同，及钻进矿层、岩层不同，对岩矿心采取率的要求不同，要保证得到足够的岩矿心数量，以满足分析、鉴定研究的要求。一般岩心取心率不低于65%，矿心不低于75%。（2分）完整度（1分）采取的岩矿心要保持天然的结构构造，如矿物颗粒形状、大小、胶结状态、孔隙度、层理、片理等，以反映矿物、岩石的真是性，便于划分矿石类型，观察原生矿物结构共生关系。因此，必须防止人为的破坏、扰动和颠倒。（2分）纯洁性

10、（1分）要求取出的岩心不受外来物质的侵蚀、污染和渗进，一面影响矿石的品位和品级，或影响矿物的物理性质。（2分）避免选择性磨损（1分）钻取的岩心应尽量避免内在物质成分发生变化。选择性磨损往往使矿心人为贫化、富集或变质，从而歪曲原来的品位和品级。（2分）取心部位准确（1分）要求取出岩矿心的位置准确。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地质构造。（2分） 说明阀式“正作用”、“反作用”冲击器工作原理3“正作用”冲击器是以高压液流推动活塞冲锤下行而进行冲击，并借助弹簧力量使其恢复到原来位置。在冲击器外管中装有活塞冲锤，它悬座在冲锤弹簧上，迫使活塞顶端始终与活阀相接触，

11、以封闭活塞冲锤的中间水路，活阀支持在上活阀弹簧上，并能在导向器中上下移动，它移动范围不大，上下都受到限制。高压液流流向活塞冲锤的顶部后，由于活阀封闭着活塞冲锤的中间水路而截断了液流通道，当不断流入的高压液流达到一定能量时，便推动活塞冲锤向下运动，使其碰撞铁砧产生一次冲击。在活塞冲锤向下运动过程中，同时也压缩弹簧，使他逐步储存能量，活阀由于受到活阀座的限制，在活塞冲锤下行后便脱开。液流开始沿活阀冲锤中间水路流向孔底；活塞冲锤产生冲击作用后，因其顶部压力降低，冲锤弹簧将所储存的能量释放出来，把活塞冲锤推回原来位置。活塞冲锤上行至死点与活阀接触后，其中间水路又被封闭，再次截断高压液流，第二个周期便开

12、始。以此反复进行便形成连续性的冲击。（8分）反作用冲击器原理与正作用冲击器原理相反，它是利用高压液流的压力推动活塞冲锤上升，并压缩工作弹簧储存能量。当分配液流机构阀门打开高压液流畅通而工作室中的压力下降时，则工作弹簧释放能量，驱动活塞冲锤急速向下运动产生冲击。其过程如下：高压液流进入冲击器后，作用在活塞冲锤的下部。当液流的作用力超过弹簧的压缩力和活塞冲锤本身重量后，便迫使冲锤上升，。与此同时，铁砧的水路被逐步打开，高压液流，高压液流开始流向孔底，此时，活塞冲锤以惯性作用继续上升。当活塞冲锤上升到死点时，活塞冲锤下部的液流已畅通的流向孔底则工作室压力降低。由于活塞冲锤的自身重量和弹簧释放出所储存

13、能量的同时作用，便驱动活塞冲锤急速向下运动，产生一次冲击。在产生冲击作用的同时，由于活塞冲锤与铁砧相接触而又堵塞了液流通向孔底的通道。高压液流再次作用于活塞冲锤的下部，开始进行第二次冲击，周而复始，便形成了连续的冲击。（7分）试述单动双管钻具的结构类型与特点？1金刚石单动双管钻具结构主要由上接头，单动部分，调节心轴，内外管，卡心装置和钻头组成。其中单动部分常用三种形式：球单盘推力球轴承式、单盘推力球轴承式、双盘推力球轴承式。 单动双管钻具的特点有：钻进中外管转动，内管不转动。这样除了防冲刷外，又可以避免振动、摆动、摩擦等机械力对岩矿心的破坏作用。另外，单动双管在结构上增设有防振、防污、防脱和退

14、心方便的装置。因此，岩矿心的采取率、完整度、纯洁性等都有较大的提高。（10分）什么是岩石的可钻性？2岩石的可钻性是在一定技术条件下反应钻进岩石难易程度的中和性指标，它反应钻进时岩石抵抗破碎的能力。它取决于许多因素，其中最主要的是岩石的物理力学性质、钻进方法和钻进技术参数等。随着技术工艺和设备水平的提高钻进的机械速度将不断提高，等级比例也将改变。（5分）目前在岩心钻探中衡量可钻性指标有如下两种：机械钻速：以每小时进尺米数为指标（1分）一次提钻长度：以每回次进尺为指标（1分）岩石可钻性划分常用一下方法来可钻性级别：刻划对比法；按岩石力学性质分级；按机械钻速分级；微钻法分级；破碎比功法分级。（5分）

15、 简述阀式“正作用”、“反作用”“双作用”冲击器工作原理？3“正作用”冲击器是以高压液流推动活塞冲锤下行而进行冲击，并借助弹簧力量使其恢复到原来位置。在冲击器外管中装有活塞冲锤，它悬座在冲锤弹簧上，迫使活塞顶端始终与活阀相接触，以封闭活塞冲锤的中间水路，活阀支持在上活阀弹簧上，并能在导向器中上下移动，它移动范围不大，上下都受到限制。高压液流流向活塞冲锤的顶部后，由于活阀封闭着活塞冲锤的中间水路而截断了液流通道，当不断流入的高压液流达到一定能量时，便推动活塞冲锤向下运动，使其碰撞铁砧产生一次冲击。在活塞冲锤向下运动过程中，同时也压缩弹簧，使他逐步储存能量，活阀由于受到活阀座的限制，在活塞冲锤下行

16、后便脱开。液流开始沿活阀冲锤中间水路流向孔底；活塞冲锤产生冲击作用后，因其顶部压力降低，冲锤弹簧将所储存的能量释放出来，把活塞冲锤推回原来位置。活塞冲锤上行至死点与活阀接触后，其中间水路又被封闭，再次截断高压液流，第二个周期便开始。以此反复进行便形成连续性的冲击。（8分）反作用冲击器原理与正作用冲击器原理相反，它是利用高压液流的压力推动活塞冲锤上升，并压缩工作弹簧储存能量。当分配液流机构阀门打开高压液流畅通而工作室中的压力下降时，则工作弹簧释放能量，驱动活塞冲锤急速向下运动产生冲击。其过程如下：高压液流进入冲击器后，作用在活塞冲锤的下部。当液流的作用力超过弹簧的压缩力和活塞冲锤本身重量后，便迫

17、使冲锤上升，。与此同时，铁砧的水路被逐步打开，高压液流，高压液流开始流向孔底，此时，活塞冲锤以惯性作用继续上升。当活塞冲锤上升到死点时，活塞冲锤下部的液流已畅通的流向孔底则工作室压力降低。由于活塞冲锤的自身重量和弹簧释放出所储存能量的同时作用，便驱动活塞冲锤急速向下运动，产生一次冲击。在产生冲击作用的同时，由于活塞冲锤与铁砧相接触而又堵塞了液流通向孔底的通道。高压液流再次作用于活塞冲锤的下部，开始进行第二次冲击，周而复始，便形成了连续的冲击。（7分）双作用冲击器结构特点是，活塞冲锤的正冲程和反冲程都是由高压液流驱动完成的。即高压液流通过控制阀的分配作用或射流原件的切换作用，使液流在冲击器中反复交换流动方向，推动活塞冲锤上行和下行产生往复运动，每往复一次便产生一次冲击。（3分）