岩石可钻性分级

岩石的可钻性分级与技术参数岩石的可钻性，是指钻进时岩石抵抗压力和破碎的能力；也表示进尺效率的高低。

因此，岩石的可钻性是岩石各种特性的综合，是衡量岩石钻进难易程度的主要指标。

一般用单位时间的进尺数来表示可钻性的高低。

按照这个分级方法，常把岩石的可钻性，划分为十二个等级。

由于各种岩石具有不同的物理力学性质,对钻进速度有不同的影响。

在实际钻进过程中，在一定的技术条件下，测定出的各种岩石的钻进速度，通称为岩石的可钻性，也就是岩石被钻头破碎的难易程度。

岩心钻探时岩石的可钻性分级如下：一级：松散土、松软疏散的---代表性岩石为：次生黄土、次生红土、松软不含碎石及角砾的砂土、硅藻土、不含植物根的泥炭质腐殖层。

（可钻性：7.50 m/h，一次提钻长度：2.80 m/次）二级：较软松散岩、较松软疏散的---代表性岩石为：黄土层、红土层、松软的泥炭层、含10%-20%砾石、碎石的黏土质和砂土质、松软的高岭土类、含植物根的腐殖层。

（可钻性：4.00 m/h，一次提钻长度：2.40 m/次）三级：软岩、软的---代表性岩石为：强风化页岩、板岩、千枚岩和片岩，轻微胶结的砂层，含20%砾石、碎石的砂土，含20%礓结石的黄土层，石膏质土层，泥灰岩，滑石片岩、贝壳石灰岩、褐煤、烟煤。

（可钻性：2.45 m/h，一次提钻长度：2.00 m/次）四级：稍软岩、稍软的---代表性岩石为：页岩、砂质页岩、油页岩、炭质页岩、钙质页岩、砂页岩互层，较致密的泥灰岩、泥质砂岩。

块状石灰岩、白云岩、强风化的橄榄岩、纯橄榄岩、蛇纹岩和磷灰岩、中等硬度煤层、岩盐、结晶石膏、高岭土层、火山泥灰岩、冻结的含水砂层。

（可钻性：1.60 m/h，一次提钻长度：1.70 m/次）五级：稍硬岩、稍硬的---代表性岩石为：卵石、碎石及砾石层、崩级层、泥质板岩，绢云母绿泥石板岩、千枚岩和片岩、细粒结晶灰岩、大理石、较松软的砂岩、蛇纹岩、纯橄榄岩、风化的角闪石斑岩和粗面岩、硬烟煤、无烟煤、冻结的粗粒砂、砾层、冻土层。

岩石坚固性系数（普氏系数）
一、定义
1. 普氏系数又称岩石的坚固性系数、紧固系数，数值是岩石或土壤的单轴抗压强度极限的1/100，记作f，无量纲。

f=Sc/100，式中：Sc的计量单位为kg/cm²。

2.因为在钻掘施工中往往不是采用纯压入或纯回转的方法破碎岩石，因此这种反映在组合作用下岩石破碎难易程度的指标比较贴近生产实际情况。

岩石坚固性系数f表征的是岩石抵抗破碎的相对值。

因为岩石的抗压能力最强，故把岩石单轴抗压强度极限的1/10作为岩石的坚固性系数，即f=R/10
式中：R是岩石的单轴抗压强度，MPa。

f是个无量纲的值，它表明某种岩石的坚固性比致密的粘土坚固多少倍，因为致密粘土的抗压强度为10MPa。

岩石坚固性系数的计算公式简洁明了，f值可用于预计岩石抵抗破碎的能力及其钻掘以后的稳定性。

二、分级标准及分级
根据岩石的坚固性系数(f)可把岩石分成10级（见下表），等级越高的岩石越容易破碎。

为了方便使用又在第Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ,Ⅶ级的中间加了半级。

考虑到生产中不会大量遇到抗压强度大于200MPa的岩石，故把凡是抗压强度大于200MPa的岩石都归入Ⅰ级。

这种方法比较简单，而且在一定程度上反映了岩石的客观性质。

但它也还存在着一些缺点：
(1) 岩石的坚固性虽概括了岩石的各种属性（如岩石的凿岩性、爆破性，稳定性等），但在有些情况下这些属性并不是完全一致的。

(2) 普氏分级法采用实验室测定来代替现场测定，这就不可避免地带来因应力状态的改变而造成的坚固程度上的误差。

第19卷第2期超硬材料工程V o l . 192007年4月SU PERHA RD M A T ER I AL EN G I N EER I N GA p r . 2007岩石可钻性分级的讨论及可钻性精确测量①鲁凡(中南大学, 湖南长沙410007摘要:文章认为, 其不能同时满足标准化与模拟性的要求, 因而推荐使用, 用以确定岩石的可钻性。

文章通过一些实际应用, , , 又有稳定性的比较标准。

关键词:金刚石钻头; ; :A :1673-1433(2007 02-0024-06Cla ssif ica tion and prec ise m ea surem en t of dr ill i ng character of rockLU Fan(Central S ou th U niversity , Chang sha , H unan 410007, Ch inaAbstract :T he reason fo r the failu re of i m p roving the classificati on p recisi on of rock’sdrilling character in diam ond drilling p rocess at p resen t lies in that the m easu rem en t cou ldn’tsatisfy the requ irem en t of standardizati on and si m u lati on si m u ltaneou sly . T here 2fo re standard rock sam p le com p arison m ethod in diam ond saw cu ttingand m icro diam ond com p arison m ethod are recomm ended to confir m the drilling character of rock in the pa 2per . Som e actual app licati on cases have testified the au tho r’sconclu si on that the m ethod no t on ly show s ideal i m itati on effect bu t the com parison standard is also stab le .Keywords :diam ond b it ; rock ; drilling ; drilling character classificati on ; m easu rem en t1岩石可钻性分级研究概况近几十年来, 国内外对岩石可钻性研究的进展都不大, 很难精确评价钻头的选择与设计是否正确。

岩石的可钻性在岩土钻掘工程设计与实践中，人们常常希望能事先知道所施工岩石的破碎难易程度，以便正确选择合理的钻（掘）进方法、钻（钎）头的结构及工艺规程参数，制定出切合实际的岩土钻掘工程生产定额。

岩石的可钻性及坚固性指标，在实际应用中占有重要地位。

岩石的可钻性是在一定钻进方法下岩石抵抗钻头破碎它的能力。

它反映了钻进作业中岩石破碎的难易程度，它不仅取决于岩石自身的物理力学性质，还与钻进的工艺技术措施有关，所以它是岩石在钻进过程中显示出来的综合性指标。

由于可钻性与许多因素有关，要找出它与诸影响因素之间的定量关系十分困难，目前国内外仍采用试验的方法来确定岩石的可钻性。

不同部门使用的钻进方法不同，其测定可钻性的试验手段，甚至可钻性指标的量纲也不尽相同。

例如，钻探界在回转钻进中以单位时间的钻头进尺（机械钻速）作为衡量岩石可钻性的指标，分成12个级别，级别越大的岩石越难钻进；在冲击钻进中常采用单位体积破碎功来进行可钻性分级。

而在石油钻井部门则以机械钻速与钻头进尺的乘积或微型钻头的钻时作为衡量指标，分成10个级别。

几种有代表性的划分岩石可钻性级别的方法是：1. 力学性质指标法采用单一的岩石力学性质来划分岩石的可钻性级别。

据压入硬度值把岩石分成6类12级（表1-4），据摆球的回弹次数把岩石分成12级（表1-5）。

如果用上述两种方法确定的可钻性级别不一致，可按包括压入硬度值Hy和摆球硬度值Hn的回归方程式（1-17）来确定可钻性K值。

（1-17）岩石类别软中软中硬硬坚硬极硬岩石级别1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 12硬度(MPa)≤100100～250250～500500～10001000～15001500～20002000～30003000～40004000～50005000～60006000～7000＞7000岩石级别 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12回弹次数≤1415～29 30～4445～5455～6465～7475～8485～9495～104105～125≥1252. 实际钻进速度法在规定的设备工具和技术规范条件下进行实际钻进，以所得的纯钻进速度作为岩石的可钻性级别。