岩土钻掘工程学

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沉积岩的成因广泛，故其结构也比较复杂。

碎屑岩具有碎屑结构，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0.1~1m m ）、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、冲击一剪切型三类%1001%100%100⨯+=+⨯=⨯=P P P c P P k k V V V V V P V Gs =γ12.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↑。

中国地质大学(武汉)202X考研大纲：911岩土钻掘工程学考研网为大家提供中国地质大学(武汉)202X考研大纲：911岩土钻掘工程学，更多考研资讯我们网站的更新!中国地质大学(武汉)202X考研大纲：911岩土钻掘工程学中国地质大学研究生院硕士研究生入学考试《岩土钻掘工程学》考试大纲题型比例：名词解释约20%简答题约40%论述题约40%一、岩石的物理力学性质及其破碎机理考试内容岩石的组成和组织特点，岩石的物理力学性质及其影响因素，岩石可钻性及可钻性分级方法，岩石破碎机理和岩石破碎过程。

考试要求1、了解岩石的组成和分类、岩石的结构和构造。

2、掌握岩石的密度和孔隙度、含水性和透水性、岩石的强度、硬度、岩石的弹性和塑性、岩石的研磨性等基本概念，理解岩石的物理力学性质的影响因素及相互之间的关系，了解岩石的物理力学性质的测量方法。

3、理解岩石可钻性的概念、岩石可钻性划分的意义、划分方法及各方法的优缺点。

4、了解碎岩工具与岩石作用的主要方式，理解和掌握外载作用下的岩石应力状态、岩石在外载作用下的破碎过程。

二、回转钻进用钻头考试内容硬质合金钻头及其钻进时的孔底碎岩过程、金刚石钻头及其钻进时的孔底碎岩过程、牙轮钻头及其钻进时的孔底碎岩过程、全面钻头。

考试要求1、了解钻探用硬质合金的组成与性能特点，理解硬质合金钻进孔底的碎岩过程及硬质合金的磨损。

2、了解硬质合金钻头的基本类型，理解硬质合金钻头的各个结构要素，掌握钻头结构要素的确定方法及用于不同地层的硬质合金钻头的特点。

3、了解钻探用金刚石的性能特点和要求，理解金刚石钻进孔底的碎岩过程，了解金刚石钻头与扩孔器的基本类型与特点、钻头结构参数形式与特点，理解钻头结构参数、胎体性能与所钻岩石的匹配性。

4、了解牙轮钻头的组成结构，理解牙轮钻进的碎岩机理，理解牙轮钻头结构与地层之间的适应关系。

5、了解全面钻头的基本类型、特点及其参数的确定。

三、回转钻进工艺考试内容钻进效果指标、钻进规程参数对钻进效果的影响、硬质合金钻进工艺、金刚石钻进工艺、钢粒钻进工艺、牙轮钻进工艺。

《岩土钻掘工程学》课程试题库1一. 判断题（请选择正确的观点或方案）1.减压钻进时，钻杆柱的受力状态：A.上部钻杆柱受拉，下部钻杆柱受压；B.上部钻杆柱受压，下部钻杆柱受拉；C.全部钻杆柱受压；D.全部钻杆柱受拉。

2.轴向力等于零处称为钻杆柱的中和点。

钻杆柱中和点处的应力状态是：A.纯扭；B.压扭；C.拉扭。

3.钻杆柱各个截面受扭矩作用都产生剪应力。

其中扭矩最大处在：A.孔口处；B.在孔底处。

4.用硬质合金钻头回转钻进中硬及中硬以下岩石时，A.应以高转速为主；B.应以高钻压为主。

5.硬质合金切削具在孔底磨损的实际状况：6.钻进过程中切削具处于表面破碎状态的条件是：A.σ ＞σ0 ，其中σ—切削具上作用的比压，σ0—岩石的压入硬度；B.σ ＜σ0 ，其中σ—切削具上作用的比压，σ0—岩石的压入硬度。

7.取心式硬质合金钻头的切削具底出刃设计成阶梯式，其主要目的是：A.增加自由面——体积破碎；B.利于排除岩粉；C.增大比压。

8.金刚石钻进时，孔底碎岩效果主要取决于钻头自磨出刃(自锐)状态的是：A.表镶金刚石钻头；B.孕镶金刚石钻头。

9.用孕镶金刚石钻头回转钻进坚硬致密岩层时，A.应选用硬胎体；B.应选用软胎体。

10.金刚石钻头的水路设计原则是：A.孕镶金刚石钻头加工小水口、多水口；B.表镶金刚石钻头加工小水口、多水口。

11.在钻压基本不变的条件下，那种钻头将表现出机械钻速逐渐下降：A.针状硬质合金自磨式钻头；B.磨锐式硬质合金钻头；C.表镶金刚石钻头；D.孕镶金刚石钻头。

12.13.为保证好的钻进效果，钢粒钻头的唇面硬度应：A.大于钢粒的硬度；B.等于钢粒的硬度；C.小于钢粒的硬度。

14.牙轮钻头的孔底碎岩过程中，牙轮的自转是：A.ωb；B.ωc。

15.牙轮钻头破碎岩石时，造成钻头对地层产生冲击、压碎作用主要靠：A.牙轮牙齿与孔底单齿、双齿交替接触；B.牙轮的超顶、复锥和移轴结构。

16.确定最优回次钻程时间的依据是：A.岩心管已打满；B.回次钻速达最大值；C.机械钻速达最大值。

《岩土钻掘工程学》课程教学大纲（2013年修订，58学时）该课程是一门实践性非常强的主干专业本课程。

因此，该课程教学分三大部分：课堂（理论）教学46学时、伴随课堂教学的实验教学12学时、实训教学（课堂教学前的教学实习3周、课堂教学后的生产实习7周，课外执行）。

本大纲主要针对课堂教学和实验教学部分。

一、课程的性质与任务1、性质：专业课2、目的和任务：本课程主要讲述钻探过程中的的基本工艺原理、各主要钻进方法的工艺技术及保证钻探质量的各种工艺原理及方法。

通过本课程教学，使学生全面掌握钻探过程中的基本工艺原理，基本掌握各种工艺方法。

通过实践教学环节使学生掌握一个机台的基本组成情况（人员及技术力量、设备、钻具、仪器、材料等）。

从生产技能上讲应具有能组织一个机台生产的能力，具有一个熟练班长的基本技能。

从技术水平上讲，应对一个矿区的钻探生产起到一个工程师的作用，应能根据地质、岩层等情况和地质要求进行整个矿区的钻探工艺设计和钻探施工管理，保证钻探六大质量指标全面完成。

二、课程的基本内容：第一章绪论第1节岩土钻掘工程的发展和应用第2节钻进的基本过程第3节钻进方法分类第二章岩土的物理力学性质及其破碎机理第1节岩石的物理力学性质概述第2节外载作用下岩石的应力状态第3节岩石在外载作用下的破碎机理第4节岩石的可钻性指标及坚固性系数第三章钻掘设备及管具第1节钻机第2节钻塔第3节泵及钻井液处理装置第4节空气压缩机第5节钻杆及套管第四章回转钻进钻头与工艺第1节钻进效果指标及钻进规程参数间的关系第2节硬质合金钻进碎岩过程及钻进工艺第3节金刚石钻进碎岩过程及钻进工艺第4节牙轮钻进碎岩过程及钻进工艺第5节钢粒钻进碎岩过程及钻进工艺第6节全面钻头及其钻进工艺第五章冲击、振动载荷作用下的钻进技术第1节概述第2节冲击碎岩机理第3节冲击回转概述第4节液动冲击器及其原理第5节气动潜孔锤原理第6节冲击回转钻头第7节冲击回转钻进规程第8节钢丝绳冲击钻井第9节振动及声波钻井第六章钻井液第1节钻井液的功用与分类第2节泥浆性能及其测试方法第3节造浆粘土与处理剂第4节钻井泥浆配方设计第5节无粘土与气体型钻井液第6节钻井液的循环与固控第七章护壁堵漏第1节复杂地层分类及治理方法综述第2节井壁稳定性及漏涌地层分析第3节水泥护壁堵漏第4节化学浆材及特殊护壁堵漏工艺第八章钻孔弯曲与防治第1节钻孔弯曲及其危害第2节钻孔弯曲的原因及规律第3节钻孔弯曲度测量及仪器第4节钻孔轨迹的描述方法第5节钻孔弯曲的预防与纠正第九章钻探取样第1节钻探取样概述第2节常用取心工具及方法第3节绳索取心工具第4节反循环钻进取心第5节水平井钻进取心钻具第6节岩粉采集和岩样补取第7节特种取心技术三、课程的基本要求注重基础性、系统性和实用性，突出理论联系实际和工程理念。

岩土钻掘工程学所有重点第一章1.岩石的物理——力学性质有哪些？岩石力学性质是岩石在受外力作用后所表现的性质，包括岩石的变形特性、强度特性、表面特性等。

变形特性包括弹性塑性和脆性；强度特性包括抗压抗剪抗拉和抗弯强度；表面特性包括硬度和研磨性，这些力学性质对钻进速度、碎岩功耗和钻头寿命等有直接的影响。

3.岩石在静载作用下的破碎机理在平底压头受载时，在第一极值带会形成环形裂纹，呈圆锥形向深部延伸，到一定深度后截止，而对称轴上的第二危险值带朝边缘发展，形成镰刀状极限状态区，继续加载时极限区的体积和压力增大，他向外趋于排挤或排开周围岩石的力也增大，由于岩石的抗剪抗拉强度很小，一旦侧压力达到某一极值时，周围的岩石便突然崩离并形成破碎穴，周围岩石崩离后，丫头下方的圆锥被压碎，压头突然入侵到一定深度。

特点是塑性变形+“跳跃性”剪蹦,破碎坑穴大于切削具的断面积4.岩石在动载作用下的破碎机理当冲击能量不大时，在岩石的表面只能见到压头冲击的痕迹—边缘出现裂纹。

增加冲击能后，在边缘之外变出现环形崩离体，称之为脆性破碎第一形态，随着冲击能的增加，崩离题的体积稍有增加。

冲击能量达到一定值后，压头地下的岩石发生与静压时相似的脆性破碎，称之为脆性破碎第二形态，再继续增大冲击能，不会引起破碎形态的明显的质的变化，余下的能量使压头的侵深有所增加，并使接触面周围的岩石，崩离体出现，当冲击能达到相当大的数值的时候，则出现稳定的第三破碎形态。

特点:“跳跃性”剪蹦,体积破碎5.影响碎岩效果的因素载荷大小的影响，;碎岩工具形状的影响，;加载速度的影响，液柱压力的影响.6.岩石可钻性分级的方法：1）按岩石的物理力学性质分级：压入硬度法、摆球硬度法、普氏系数法、综合力学性质法；2）利用现场实际钻进资料，即实钻法；3）利用破碎岩石单位体积所消耗功，即比功法；4）利用模拟钻进实验台对岩石进行标定，即微钻法。

7.岩石的强度和硬度的区别和联系：强度是固体物质在外载作用下抵抗破坏的能力。

岩土钻掘工程学课程教学大纲《岩土钻掘工程学》课程教学大纲(60学时)一、课程的性质与任务1. 性质:专业课2. 任务:本课程主要讲述钻探过程中的的基本工艺原理、各主要钻进方法的工艺技术及保证钻探质量的各种工艺原理及方法。

通过本课程教学，使学生全面掌握钻探过程中的基本工艺原理，基本掌握各种工艺方法。

通过实践教学环节使学生掌握一个机台的基本组成情况(人员及技术力量、设备、钻具、仪器、材料等)。

从生产技能上讲应具有能组织一个机台生产的能力，具有一个熟练班长的基本技能。

从技术水平上讲，应对一个矿区的钻探生产起到一个工程师的作用，应能根据地质、岩层等情况和地质要求进行整个矿区的钻探工艺设计和钻探施工管理，保证钻探六大质量指标全面完成。

二、课程的基本内容:第一章绪论 (2学时)1 地质勘探工作的阶段2 钻探过程的分类(按服务内容)3 钻探工程的基本过程第二章岩土的物理力学性质及其破碎机理(8学时)1 岩石的物理力学性质概述2 土的物理力学性质特征3 岩石在外载作用下的破碎机理4 岩石的可钻性指标及坚固性系数第三章设备与钻具(4学时)1 钻杆柱2 钻塔3 各类钻机4 钻探用泵第四章回转钻进钻头与工艺(10学时)1 硬质合金钻进的孔底碎岩过程2 硬质合金钻头3 钻探用金刚石及其孔底碎岩过程4 金刚石钻头与扩孔器5 钢粒钻头及其孔底碎岩过程6 牙轮钻头及其孔底碎岩过程7 全面钻头8 钻进效果指标及钻进规程参数间的关系9 硬质合金钻进工艺10 金刚石钻进工艺11 钢粒钻进工艺12 牙轮钻进工艺13 全面钻头钻进工艺第五章冲击钻进钻头与工艺(6学时) ?1 概述2 液动与气动冲击器3 冲击回转钻进用钻头4 冲击回转钻进工艺5 钢丝绳冲击钻进与振动钻进工艺第六章钻孔冲洗介质(10学时) ?1 钻井泥浆的分类与造浆粘土 ?2 粘土水化分散与泥浆体系稳定原理 ?3 泥浆性能及其测试方法 ?4 泥浆的设计与配制5 砂、砾层中使用的泥浆 ?6 节溶蚀性地层泥浆7 硬岩钻进用泥浆8 耐高温泥浆和高、低重度泥浆第七章护壁堵漏(6学时) ?1 复杂地层分类2 井壁稳定力学分析3 井眼漏涌水的研究、测试 ?4 遇水不稳定地层的研究 ?5 水泥护壁堵漏6 化学浆液与惰性材料护壁堵漏第八章钻孔弯曲(8学时) ?1概述2钻孔空间位置要素3钻孔弯曲的原因与规律4钻孔弯曲的测量及仪器5 钻孔弯曲的预防与纠正第九章钻探取样(4学时) ?1岩矿心采取的要求及影响因素 ?2 单层岩心管取心工具3 双层岩心管钻具取心4绳索取心钻进的优缺点及应用范围 ?5绳索取心钻具6冲洗液孔底反循环钻进取心 ?7 冲洗液全孔反循环钻进取心第十章岩土掘进概论(2学时)三、课程的基本要求注重基础性、系统性和实用性，突出理论联系实际和工程理念。

《岩土钻掘工程学》总复习题（一）钻进方法与钻探质量（1）、名词解释：1、磨锐式硬质合金钻头：指具有刃尖角的硬质合金切削具在钻进过程中被岩层不断磨钝,接触面增加,再次使用时需要重新修磨变锐,这类钻头称为磨锐式钻头。

适用软至中硬地层的硬合金钻头。

坚硬且研磨性岩层时,切削具很快被磨钝,钻速迅速下降,甚至不能进尺,因此不能使用这种形式的钻头。

2、自磨式硬质合金钻头：是指硬质合金切削具在钻进过程中虽经磨损,而接触面保持不变的钻头。

（机械钻速基本平稳）适用于硬且研磨性强的岩层（大钻压，高钻速，小泵量）3、钻进规程：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。

分类：最优规程、合理规程、专用规程。

4、优质钻进规程：（最优规程）当地质技术条件和钻进方法已确定时，在保证钻孔质量指标（钻孔方向、岩矿心采取率等）的前提下，为获取最高钻速或最低每米钻进成本而选择的钻进参数搭配叫做最优规程。

5、强力钻进规程：（合理钻进规程）在给定的技术装备条件下，当钻进规程参数的选择受到某种制约时（例如设备功率不足，钻机的转速达不到要求，钻具强度不够，冲洗液泵量不足等），在保证钻孔质量指标的同时争取最大钻速的钻进参数组合叫做合理规程。

专用规程：为完成特种取心，矫正孔斜，进行定向钻进等任务所采用的参数搭配称之。

表镶金刚石钻头：将较大颗粒金刚石以一定的排列形式单层固嵌在钻头工作表面上的钻头。

孕镶金刚石钻头：较小颗粒金刚石埋藏于胎体中能实现“自锐”（自磨出刃）的钻头。

6、孕镶金刚石钻头的100%浓度：当金刚石的体积占胎体工作层体积的1/4时，其浓度即为100%浓度。

7、阀式正作用液动冲击器：它以液体压力推动冲锤下行进行冲击，而以弹簧力作用恢复其原位，故称之为正作用液动冲击器。

工作原理：冲锤活塞5在锤簧6的作用下处于上位，其中心孔被活阀4盖住，液流瞬间被阻，液压急剧增高而产生水锤（也称水击）效应。

在液压作用下，冲锤活塞和活阀一同下行，压缩阀簧3和锤簧；当活阀下行到一定位置时，活阀被阀座9限制，活阀停止运行并与冲锤活塞脱开，液流经冲锤活塞中心孔而流向孔底，液压下降，活阀在阀簧作用下返回原位；冲锤活塞在动能作用下利用惯性继续运行，冲击铁砧7，冲击能量经铁砧-岩心管接头-岩心管等传至钻头，冲击之后，冲锤活塞在锤簧力作用下弹回；再次与活阀接触，完成一个冲击周期。

岩土钻掘工程学
咱来说说岩土钻掘工程学是啥。

有一次啊，我路过一个工地，看见有个大机器在那嗡嗡响，往地下钻呢。

我就好奇这是干啥呢？后来一打听，才知道这是岩土钻掘工程。

岩土钻掘工程学呢，就是研究怎么在土里、石头里钻洞的学问。

比如说，要建个高楼，就得先在地下打个深深的桩，这就需要岩土钻掘工程。

就像那个工地，他们用那个大机器，一点一点地往地下钻，把土和石头都弄出来。

这可不是个简单的活儿，得考虑好多因素呢。

比如说，地下的土质不一样，有的硬，有的软，得用不同的方法去钻。

还有地下水啊，也会影响钻掘的过程。

我看着那个大机器在那努力地工作，就觉得岩土钻掘工程学还挺厉害的。

要是没有这门学问，好多工程都没法进行呢。

所以啊，岩土钻掘工程学就是让我们能在地下打出各种洞来，为建设工程服务。

下次你看到工地有大机器在钻地的时候，也可以想想
岩土钻掘工程学哦。

嘿嘿。