11765钻探工程概论考试复习题
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钻探工程复习题1、预防钻孔弯曲的方法措施有哪些?答:⑴确保设备安装质量,把好开孔质量关;⑵正确选择钻具结构,增强导向性和稳定性;⑶合理选择钻进规程参数,严格控制孔壁间隙。
2、造成孔壁不稳的原因是什么?稳定孔壁的方法有哪些?答:造成孔壁不稳的原因是:⑴孔壁岩层应力状态的变化,⑵冲洗液的破坏作用,⑶压力激动的破坏作用。
稳定孔壁的方法有:(1)防塌泥浆稳定孔壁;(2)胶结法护孔;(3)套管护孔等。
3、硬质合金钻进具有哪些特点?答:1)硬质合金镶焊在钻头体上比较坚固,因而可用于任意方向的钻孔。
孔径、孔深可按设计任意选择。
2)根据不同岩性,可以灵活改变钻头结构参数,以便在不同的岩层中都能取得优良效果。
3)操作简单方便,钻进参数容易控制,孔内事故少。
4)比较容易保证钻孔质量,岩心采取率高,孔斜较小。
有利于控制煤层顶底板煤心的采取。
4、常用硬质合金钻头有哪些?答:无芯钻头:三翼刮刀全面钻头、矛式全面钻头。
取芯钻头:针状、排状自磨式钻头、品字钻头、肋骨式钻头、燕尾补强钻头、单粒负斜镶钻头。
5、金刚石钻进具有哪些优越性?答:金刚石钻进是目前广泛使用的一种钻进方法,它具有很多优越性:(1)钻进效率高,在岩石越硬的地层,钻进效率提高的幅度越大。
(2)钻孔质量好,岩心采取率比较高,而且岩心完整、光滑。
(3)孔内事故少,应用广泛。
(4)装备轻,劳动强度低,钻探成本低。
6、岩心采取的主要方法有哪些?常用的取心工具有哪些?答:取心方法有:(1)卡料卡取法,包括卡石卡取法及卡丝卡取法。
(2)卡簧卡取法。
(3)干钻法。
(4)沉淀法。
取心工具有:(1)双动双管取心工具。
(2)单动单管取心工具。
(3)绳索取心。
7、钻孔弯曲的原因有哪些?答:钻孔弯曲的原因包括地质方面的原因和钻探技术方面的原因。
(1)地质方面的原因有:①各向异性的岩层;②倾斜的软硬不均的交错岩层;③地质构造复杂和自然破碎的岩层。
(2)施工技术方面的原因:①设备性能及安装;②、开孔换径;③钻进技术参数的确定;④钻进方法;⑤钻具结构的选择。
钻探工试题库及答案钻探工试题库一、判断题(共50题,共100分)1.早古生代生物群的面貌是海生无脊椎动物与陆生植物二者共同繁盛的时代。
2.岩层的视倾角永远大于真倾角。
3.千糜岩具千枚状构造,它是由区域变质作用形成的岩石。
4.组成层理的要素有岩层.层系.层系组。
5.由岩浆岩变质形成的岩石为正变质岩,由沉积岩变质形成的岩石为副变质岩6.枕状构造是大陆火山喷发的特征构造。
7.红柱石.蓝晶石.矽线石等均为特征变质矿物。
8.按SiO2的含量可将岩浆岩分为,包括:超基性岩类,火山岩类,基性岩类,碳酸岩类。
9.决定地下水流向的是水头的大小。
10.承压水由于受顶、底板的限制,故承压水的资源不易补充恢复。
11.裂隙率是裂隙体积与不包括裂隙在内的岩石体积的比值。
12.纪、代、组、阶、界是年代地层单位的划分单位。
13.达西定律中的过水断面是指包括砂颗粒和空隙共同占据的面积。
14.潜水位是指由含水层底板到潜水面的高度。
15.降水、蒸发与大气的物理状态密切相关。
16.年代地层单位的界面,有时也表现有穿时现象。
17.沉积厚度愈大,水深也愈大。
18.气孔和杏仁构造是侵入岩中常见的构造类型。
19.群是年代地层单位。
20.在沉积岩中的矿物凡重矿物含量较大沉积则离剥蚀区不远。
21.达西定律是线性定律。
22.渗透性较差的同一岩层,在涉及某些问题时被看作透水层,在涉及另一问题时被看作隔水层。
23.普通辉石与普通角闪石晶体形态基本一致,只是光泽有所不同。
24.矿物的硬度,在同一矿物的不同晶面上也有所不同。
25.当岩层倾向与地面坡向相同时,且岩层的倾角大于坡度角,岩层出露线的弯曲方向与地形等高线的弯曲方向相反。
26.地层重复一定是褶皱造成的。
27.岩层的走向有两个方位,知道了倾向便可换算出走向。
28.岩层的视倾角永远小于真倾角。
29.填隙物均是化学物质。
30.流纹构造是基性岩中的特征构造。
31.粉砂岩是指碎屑粒度为0.05-0.005毫米的一种陆源碎屑形成的岩石。
地质岩心钻探技术理论及安全培训200题1、钻探工程是指为探明地下资源地质情况,开采地下矿藏以及其他目的所进行的钻孔施工工程。
2、钻探设备是指钻孔施工所使用的地面设备总称。
3、钻探工具是指钻孔施工所使用的孔内各种机具、以及小型地面机具的总称。
4、钻探工艺是指钻孔施工所采用的各种技术方法、措施以及施工工艺过程。
5、钻头钻入地层形成钻孔的过程称钻进。
6、以探明地下资源、地质情况和其他工程目的的钻进称钻探。
7、钻进参数是指影响钻进速度的可控因素。
8、钻进参数包括钻压、转速、泵量、泵压。
9、钻压是指沿钻孔轴线方向对碎岩工具施加的压力。
10、转速是指单位时间内碎岩工具绕轴线回转的转数,单位为r/min。
11、转速的确定原则:①表镶钻头的线速度达到1~2米/秒;②孕镶钻头的线速度达到1.5~3米/秒;③复合片钻头的线速度达到0.6~1.5米/秒。
12、泵量是指单位时间内泵入孔内的冲洗液体积。
13、泵压是指冲洗液在孔内循环时克服各种阻力。
14、优化钻进是指合理选择和调节钻进工艺和参数,保持最佳经济技术效益的钻进技术。
15、钻孔根据地质或工程要求钻成的柱状圆孔。
16、钻孔结构是指开孔至终孔孔身口径的变化。
17、钻孔结构包括钻孔总深度,各孔段直径和深度,套管的直径、长度、下放深度等。
18、在钻探施工中,钻孔结构的拟定原则是从终孔直径定,自下而上,在地质条件许可时尽量少换经,力求少下套管。
19、拟定钻孔结构的依据是:①地质条件和岩石性质;②钻孔施工的目的和用途;③钻探设备的类型和技术性能;④钻进方法。
20、在复杂地层(塌、漏、涌、缩)钻进时,确定钻孔结构时要预留备用口径。
21、钻孔轨迹的基本要素有包括钻孔的顶角、方位角和对应的钻孔孔深。
22、钻孔的孔深是指钻孔轨迹上某点的孔深,也就是孔口到该点的钻孔轴线的长度。
23、岩石是构成地壳的基础物质,是由各种地质作用生成的产物,它是由矿物组成的有规律的这人集合体。
24、岩石分为三大类即沉积岩、岩浆岩和变质岩。
钻探工程概论复习题1.根据岩的变形特性,图示说明岩的三种类型。
弹塑性岩弹脆性岩高塑性和高隙性岩弹脆性岩(花岗岩、英岩、碧铁质岩)在压头压入时仅产生弹性变形,至A点最大载荷为Pmax处便突然完成脆性破碎,压头瞬时压入,破碎穴的深度为h [图(a) ]。
这时破碎穴面积明显大于压头的端面面积,即h/δ>5。
弹塑性岩(岩、灰岩、砂岩)在压头压入时首先产生弹性变形,然后塑性变形。
至B点载荷达Pmax时才突然发生脆性破碎[图(b) ]。
这时破碎穴面积也大于压头的端面面积,而h/δ=2.5~5,即小于第一类岩。
高塑性(粘土、盐岩)和高隙性岩(泡沫岩、隙灰岩)区别于前二类,当压头压入时,在压头围几乎不形成圆锥形破碎穴,也不会在压入作用下产生脆性破碎[图(c)],h/δ=1。
2.什么是岩破碎的体积破碎?岩的变形破碎形式表面破碎疲劳破碎体积破碎表面破碎:切削具与岩的接触压力远远小于岩硬度,切削具不能压入岩。
切削具移动时,将研磨底岩,岩破碎是由接触摩擦功引起的,研磨的岩颗粒很小,钻进速度低。
这种变形破碎式称为岩的表面研磨,这个区称为表面破碎区。
劳破碎:切削具上的轴向载荷增加,但接触压力仍小于岩硬度,可使岩晶间联系破坏,岩结构间缺陷发展,特别是底受多次加载产生的疲劳裂隙更加发展,于是众多裂隙交错,仍可产生较粗岩粒的分离,这种变形破碎式称为疲劳破碎,这个区称为疲劳破碎区。
体积破碎:切削具上的载荷继续增加,接触压力大于或等于岩硬度,切削具可有效地切入岩,结果是:切削具在底移动时不断克服岩的结构强度,切下岩屑,这种变形破坏式称为体积破碎,这个区称为体积破碎区。
体积破碎时,会分离出大块岩,破碎效果好。
3.什么是岩的各向异性?对钻进有哪些影响?沉积岩在平行于和垂直于层理面向上的岩物理力学性质具有明显差异,即各向异性。
岩在不同向上表现出不同的强度值称为岩的各项异性。
岩的各向异性分为两种:一种是由于微裂缝的存在以及在不同向上的排列,分布不同而导致的,这种各向异性会随着岩的应力变化而变化,可称为应力各向异性;另一种是由于岩颗粒的定向排列引起的,这种岩的各向异性不会随着岩的应力变化而改变。
钻探工程考试重点1.试叙述钻探方法的种类。
A 根据钻进时取心的特点分类——岩心钻探和不取心(无岩心、无心、全面)钻探。
B 根据钻孔用途分类——按钻探的应用范围分出相应类型。
C 根据钻孔中心线的倾角和方位角分类——垂直孔(上、下垂)、下斜孔、上仰孔、水平孔。
D 根据钻孔位置的分类——地表钻探、水上(河、湖、海)钻探、地下坑道钻探。
E 根据钻孔布置方法分类——丛状钻探、多井筒钻探、多孔底钻探F 根据破岩形式分类(1)物理方法破岩:①高温(1400℃~3500℃)、高压(200~250MP a)破岩;②用超声波和低声波破岩;③用爆破、高压水射流等方法破岩。
(2)化学方法破岩:此法使用较少,如溶解、软化岩石等。
(3)机械方法破岩:使用最为广泛,其分类如图1.5所示G 根据钻进使用的冲洗液分类◆ 清水钻进;◆ 乳化液钻进;◆ 泥浆钻进(含加重泥浆);◆ 饱和盐溶液钻进(钻盐井,以防溶解岩心和孔壁);◆ 空气钻进;◆ 泡沫钻进;◆ 雾化钻进;◆ 充气泥浆钻进(降低泥浆比重,以防漏失)冲击钻进手动冲击钻进机械冲击钻进冲击器钻进 钻机钻进 液动冲击器钻进风动冲击器钻进 回转钻进 手动回转钻进机械回转钻进 深井回转钻进硬质合金钻进钻粒钻进金刚石钻进螺旋钻进震动钻进转盘钻进 井底发动机钻进 涡轮钻进 螺杆钻进 电钻进 其它 冲击回转钻进图1.5 机械破碎岩石的钻探方法分类2.为何大直径灌注桩需使用反循环成孔?(10分)反循环:泥浆由孔口进入,利用泵吸、气举等措施抽吸泥浆,泥浆携带钻渣由钻杆上升进入泥浆池反循环本身所具有的特点,给提高成孔效率、成桩质量和综合经济效益等方面带来一系列的好处。
3.试比较液动冲击钻进与风动冲击钻进的特点?4.试回答定向钻孔的应用范围及实现钻孔造斜的工艺技术措施。
(10分)答:定向井就是使井身沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法。
定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一,它是由特殊井下工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹,使钻头沿着特定方向钻达地下预定目标的钻井工艺技术。
钻探工复习题及答案1、岩芯采取率分为()岩芯采取率和分层岩芯采取率两种。
A、整层#B、原始C、回次#D、换层#答案:B2、在技术条件不变的情况下,岩石(层)的强度愈小、层理愈薄、构造愈多,岩芯采取率()A、不变#B、低#C、无关D、高#答案:B3、造浆用膨润土其造浆率不得低于()m3/t。
A、15B、12#C、10#D、8#答案:B4、对于岩矿芯采取率的一般要求是:岩芯不低于()矿芯不低于()A、75%65%#B、65%75%#C、45%55%D、55%45%#答案:A5、钻探用的硬质合金主要是()A、锰钴合金B、钨铝合金#C、钨钴合金#D、钛钨合金#答案:C6、水箱中的水应用()A、清水#B、海水#C、河水D、蒸馏水#答案:A7、缩径卡钻事故多发生在()A、塌陷地层#B、遇水膨胀地层#C、松散地层D、石膏地层#答案:B8、pH值<5的水属于()A、强碱性水#B、强酸性水C、弱酸性水#D、弱碱性水答案:B9、平移断层是指断层两盘沿()方向相对位移的断层。
A、垂直#B、无规则C、水平#D、倾斜#答案:C10、岩浆中的主要化学成分是()A、CaCO3B、Al2O3#C、siO2#D、mgO#答案:C11、金刚石的体积占胎体工作层体积的1/4时,其浓度为()A、75%#B、25%#C、50%D、100%答案:D12、在金刚石取芯钻头中,最合理的金刚石浓度范围为()A、100%-120B、70%-120%#C、70%-130D、30%-50%#答案:B13、岩石的硬度和强度越高,岩石破碎就越困难,岩石的可钻性也就()A、越一致#B、越差C、越容易#D、越好#答案:B14、煤层顶板是指()A、位于煤层之上与煤层直接接触的那一层岩层#B、煤层之上一定范围内的岩层#C、煤层巷道顶部的岩层#D、煤层周围的岩层。
答案:B15、冲击回转钻进可用不同的磨料来钻进中硬、硬及坚硬岩石。
用硬质合金为磨料时,最适用于钻进粗粒不均质的岩层,尤其是钻进可钻性()级岩层时,效果最为突出。
11765钻探工程概论考试复习题一、简答题每题10分1. 根据岩石的变形特性,图示说明岩石的三种类型。
弹塑性岩石弹脆性岩石高塑性和高孔隙性岩石脆性岩石(花岗岩、石英岩、碧石铁质岩)在压头压入时仅产生弹性变形,至A点最大载荷为Pmax处便突然完成脆性破碎,压头瞬时压入,破碎穴的深度为h [图(a) ]。
这时破碎穴面积明显大于压头的端面面积,即h/δ>5。
弹塑性岩石(大理岩、石灰岩、砂岩)在压头压入时首先产生弹性变形,然后塑性变形。
至B点载荷达Pmax时才突然发生脆性破碎[图(b) ]。
这时破碎穴面积也大于压头的端面面积,而h/δ=2.5~5,即小于第一类岩石。
高塑性(粘土、盐岩)和高孔隙性岩石(泡沫岩、孔隙石灰岩)区别于前二类,当压头压入时,在压头周围几乎不形成圆锥形破碎穴,也不会在压入作用下产生脆性破碎[图(c)],h/δ=1。
2. 什么是岩石破碎的体积破碎?岩石的变形破碎形式表面破碎疲劳破碎体积破碎表面破碎切削具与岩石的接触压力远远小于岩石硬度,切削具不能压入岩石。
切削具移动时,将研磨孔底岩石,岩石破碎是由接触摩擦功引起的,研磨的岩石颗粒很小,钻进速度低。
这种变形破碎方式称为岩石的表面研磨,这个区称为表面破碎区。
疲劳破碎切削具上的轴向载荷增加,但接触压力仍小于岩石硬度,可使岩石晶间联系破坏,岩石结构间缺陷发展,特别是孔底受多次加载产生的疲劳裂隙更加发展,于是众多裂隙交错,仍可产生较粗岩粒的分离,这种变形破碎方式称为疲劳破碎,这个区称为疲劳破碎区。
体积破碎切削具上的载荷继续增加,接触压力大于或等于岩石硬度,切削具可有效地切入岩石,结果是:切削具在孔底移动时不断克服岩石的结构强度,切下岩屑,这种变形破坏方式称为体积破碎,这个区称为体积破碎区。
体积破碎时,会分离出大块岩石,破碎效果好。
3. 什么是岩石的各向异性?对钻进有哪些影响?岩石在不同方向上表现出不同的强度值称为岩石的各项异性。
岩石的各向异性分为两种:一种是由于微裂缝的存在以及在不同方向上的排列,分布不同而导致的,这种各向异性会随着岩石的应力变化而变化,可称为应力各向异性;另一种是由于岩石颗粒的定向排列引起的,这种岩石的各向异性不会随着岩石的应力变化而改变。
一、判断题(每小题1分,共20题,你认为正确的打√,错误的打×)1、岩石可钻性是表示钻进过程中岩石破碎的难易程度。
在钻探生产中通常用机械钻速作为衡量岩石可钻性的指标,单位是m /h 。
(√ )2、金刚石钻进的岩石可钻性我国地质系统一般分为8级。
(×)3、钻机的安装不必保证天车、立轴中心和钻孔中心三点处在同一直线上。
(×)4、合金钻头的结构要素有:钻头体(空白钻头);合金数目;合金出刃及排列方式;合金的镶焊角度;钻头水口、水槽的形式和数目等。
(√ )5、人造金刚石复合片(PDC )由一层金刚石多晶薄层和一层较厚的硬质合金层复合而成。
(√ )6、评定金刚石钻进规程优劣的主要依据是:钻速,、钻头总进尺和单位进尺的金刚石耗量三个指标。
(√ )7、金刚石钻进在临界规程下,钻头胎体温升将急剧上升,功率消耗不变,钻头磨损严重,甚至出现烧钻。
(×)8、冲击回转钻进是在钻头已承受一定静载荷的基础上,以纵向冲击力和回转切削力共同破碎岩石的钻进方法。
(√ )9、反作用液动冲击器的工作原理是利用高压液流推动冲锤上行,压缩工作弹簧储存能量,经弹簧释放能量实现冲击作功。
(√ )10、双作用液动冲击器的工作原理是冲锤冲击和复位均由弹簧推动。
(×)11、冲击回转钻进两次冲击之间切削刃回转一个角度——称为冲击间隔,反映了转速与冲击频率之间的关系,使两次冲击间的岩脊能被全部剪崩或切削掉的最大间隔,称为“ 最优冲击间隔” 。
(√ )12、方位角(α )为钻孔轨迹某点切线在水平面上的投影与磁北方向夹角,按顺时针方向计。
(√ )13、孔深(L)为孔口到钻孔轨迹上某点的钻孔轴线长度。
垂深(H)为孔口到钻孔轨迹上某点的Z 坐标长度。
(√ )14、钻孔到达预定孔深,完成取心任务,封孔可不做质量要求。
(×)15、顶角测量原理有液面水平原理、重锤原理;方位角测量原理有地磁场定向原理、地面定向原理。
井下钻探工考试题(含参考答案)1、抽水试验钻孔的终孔直径不小于_______毫米,深度大于500米的钻孔,终孔直径按设计要求确定。
A、110B、75C、108D、94答案:C2、当矿井采空区与强含水层或其他水体有联系时,应当()A、先隔离再探放B、先降压再探放C、主动探放D、先封堵出水点再探放答案:D3、采区回风巷、采煤工作面回风巷风流中二氧化碳浓度超过 _____ 时,必须停止工作,撤出人员,进行处理。
A、0.015B、0.025C、0.02D、0.03答案:A4、主要水仓的空仓容量必须经常保持在总容量的( )以上。
A、0.5%B、0.8%C、0.6%D、0.7%答案:A5、在某些地区,如裂隙发育的基岩地区和岩溶地区等,水文地质条件复杂,补给源一时不易查明,如果要急于确定允许开采量时,则应采用下列哪种方法?()A、水量均衡法B、试验推断法C、开采试验法D、补偿疏干法答案:C6、探水时,从由()开始向前方打钻探水。
A、警戒线B、掘进线C、探水线D、积水线答案:C7、水文地质勘探钻孔施工采用钻进,遇特殊情况需改用泥浆时,必须取得地质部门的同意,但事后要采取补救措施。
A、泥水B、化学液C、清水答案:C8、按断层活动方式,可将活断层分为()。
A、地震断层、蠕变断层B、地震断层、粘滑断层C、正断层、蠕滑断层D、粘滑断层、逆断层答案:A9、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过( )时,必须停止工作,撤出人员,采取措施,进行处理。
A、1.5%B、2.5%C、1%D、2%答案:A10、煤层中不含呈层状出现的夹石层,叫做( )结构煤层。
A、简单结构煤层B、较简单结构煤层C、复杂结构煤层D、较复杂结构煤层答案:A11、在可溶岩中,若在当地岩溶侵蚀基准面的控制下,岩溶的发育与深度的关系是()。
A、随深度增加而增强B、随具体情况而定C、与深度无关D、随深度增加而减弱答案:D12、表镶钻头,金刚石露出部分磨损超过(),有脱落危险时,应停止使用。
井下钻探工考试题+参考答案1、水文地质条件复杂和极复杂的矿井,在地面无法查明矿井水文地质条件和充水因素时,必须坚持()A、物探先行B、有疑必探C、预测预报。
D、有掘必探答案:D2、钻孔放水时,必须设监测钻孔内出水情况。
A、专人B、班长C、其他人员答案:A3、上山探水时,一般应双巷掘进,其中一条超前探水和汇水,另一条用来安全撤人,双巷之间每隔()掘一联络巷,并设挡水墙。
A、60—80mB、10—20mC、30—50mD、80—100m答案:C4、新凿立、斜井,垂深每延深_______米,观测一次涌水量。
A、3B、8C、10D、20答案:C5、停风时间在30min至8小时以内,或虽未超过30min但巷道口栅栏处瓦斯浓度超过2.0%、不超过3%时,由瓦检工(或专职爆破工)电话汇报调度,由_______提出排放瓦斯措施,指定人员进行排放。
A、瓦斯检查班长B、值班长C、通风区队长答案:B6、摩氏硬度测定法将岩石硬度分为10级。
其标准矿物8级为( )。
A、黄玉B、石英C、金刚石D、刚玉答案:A7、取岩心时,回次进尺不得超过_______有效长度。
A、钻头B、钻杆C、岩心管答案:C8、岩体在重力作用下,突然脱离母体向下坠落或滚动的现象称为()。
A、滑坡B、崩塌C、泥石流D、塌陷答案:B9、全风压是指_______。
A、静压与位压的代数和B、主要通风机所形成的负压C、静压、速压、位压的代数和D、静压与速压的代数和答案:C10、在钻进中遇有老窑、溶洞的岩层时,应加( )钻具。
A、短细径B、短粗径C、长细径D、长粗径答案:D11、千米钻机孔内仪器内有保护电路,防止_______时产生火花。
A、电池短路B、煤自然C、静电D、钻头摩擦答案:A12、下钻至钻头距孔底( )米时开始进行扫孔,距孔底( )米时调好水量,以轻压、慢转扫至孔底再进行钻进,等钻进0.1~0.2米后方准给予正常压力和正常转速钻进。
A、1.2~2 0.3~0.5B、1.5~2 0.2~0.5C、1.5~2 0.3~0.5D、以上都不对答案:C13、1个掘进工作面瓦斯涌出量大于。
11765钻探工程概论考试复习题一、简答题每题10分1.根据岩石的变形特性,图示说明岩石的三种类型。
弹塑性岩石弹脆性岩石高塑性和高孔隙性岩石弹脆性岩石(花岗岩、石英岩、碧石铁质岩)在压头压入时仅产生弹性变形,至A点最大载荷为Pmax处便突然完成脆性破碎,压头瞬时压入,破碎穴的深度为h[图(a)]。
这时破碎穴面积明显大于压头的端面面积,即h/δ>5。
弹塑性岩石(大理岩、石灰岩、砂岩)在压头压入时首先产生弹性变形,然后塑性变形。
至B点载荷达Pmax时才突然发生脆性破碎[图(b)]。
这时破碎穴面积也大于压头的端面面积,而h/δ=2.5~5,即小于第一类岩石。
高塑性(粘土、盐岩)和高孔隙性岩石(泡沫岩、孔隙石灰岩)区别于前二类,当压头压入时,在压头周围几乎不形成圆锥形破碎穴,也不会在压入作用下产生脆性破碎[图(c)],h/δ=1。
2.什么是岩石破碎的体积破碎?岩石的变形破碎形式表面破碎疲劳破碎体积破碎表面破碎切削具与岩石的接触压力远远小于岩石硬度,切削具不能压入岩石。
切削具移动时,将研磨孔底岩石,岩石破碎是由接触摩擦功引起的,研磨的岩石颗粒很小,钻进速度低。
这种变形破碎方式称为岩石的表面研磨,这个区称为表面破碎区。
疲劳破碎切削具上的轴向载荷增加,但接触压力仍小于岩石硬度,可使岩石晶间联系破坏,岩石结构间缺陷发展,特别是孔底受多次加载产生的疲劳裂隙更加发展,于是众多裂隙交错,仍可产生较粗岩粒的分离,这种变形破碎方式称为疲劳破碎,这个区称为疲劳破碎区。
体积破碎切削具上的载荷继续增加,接触压力大于或等于岩石硬度,切削具可有效地切入岩石,结果是:切削具在孔底移动时不断克服岩石的结构强度,切下岩屑,这种变形破坏方式称为体积破碎,这个区称为体积破碎区。
体积破碎时,会分离出大块岩石,破碎效果好。
3.什么是岩石的各向异性?对钻进有哪些影响?岩石在不同方向上表现出不同的强度值称为岩石的各项异性。
岩石的各向异性分为两种:一种是由于微裂缝的存在以及在不同方向上的排列,分布不同而导致的,这种各向异性会随着岩石的应力变化而变化,可称为应力各向异性;另一种是由于岩石颗粒的定向排列引起的,这种岩石的各向异性不会随着岩石的应力变化而改变。
对钻进的影响:影响进效率的:由于在不同的层理结构上表现出不同的强度性质,在钻进这样的岩石层时会加大钻进的工作量,因此岩石的各向异性会影响钻进效率。
影响钻孔偏斜:由于存在岩石的各向异性,使得钻杆在钻进过程中出现受力不平衡的情况,使得钻杆发生一定角度的偏斜甚至弯曲,会影响钻孔的偏斜量。
4.影响岩石硬度的因素有哪些?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。
硬度与抗压强度有联系,但又有很大区别。
抗压强度是固体抵抗整体破坏时的阻力,而硬度则是固体表面对另一物体局部压入或侵入时的阻力。
因此,硬度指标更接近于钻掘过程的实际情况。
因为回转钻进中,岩石破碎工具在岩石表面移动时,是在局部侵入(可能非常微小)的同时使岩石发生剪切破碎。
由前面的分析知道,工具压入岩石是很难的,而压入后剪切破岩却较容易。
所以我们说,硬度对钻掘工程而言是一个主要力学性能参数。
(1)岩石中石英及其他坚硬矿物或碎屑含量愈多,胶结物的硬度越大,岩石的颗粒越细,结构越致密,则岩石的硬度越大。
而孔隙度高,密度低,裂隙发育的岩石硬度将会降低。
(2)岩石的硬度具有明显的各向异性。
但层理对岩石硬度的影响正好与对岩石强度的影响相反。
垂直于层理方向的硬度值最小,平行于层理的硬度最大,两者之间可相差1.05~1.8倍。
岩石硬度的各向异性可以很好地解释钻孔弯曲的原因和规律,并可利用这一现象来实施定向钻进。
(3)在各向均匀压缩的条件下,岩石的硬度增加。
在常压下硬度越低的岩石,随着围压增大,其硬度值增长越快。
(4)一般而言,随着加载速度增加,将导致岩石的塑性系数降低,硬度增加。
但当冲击速度小于10m/s时,硬度变化不大。
加载速度对低强度、高塑性及多孔隙岩石硬度的影响更显著。
5.钻探技术的基本构成是什么?设备:钻孔施工所使用的地面设备总称。
包括钻探机、动力机、泥浆泵、钻塔等。
工艺:取心钻探技术,无岩心钻探技术,多介质反循环钻探技术,其它反循环钻探技术,水文水井钻探技术地质学基础、矿物岩石学、地层学、构造地质学、钻探工程、工程地质、工程与环境物探、钻探机械、6.简述硬质合金钻头的碎岩机理(文字与简图)与刀具(切削类似)相联系: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质合金钻进。
但在实际使用中,硬质合金钻进只适用于钻进中等硬度以下的地层,即可钻性1~7级和部分8级地层。
若在更为坚硬的岩层中钻进,则切削效果很差,切削具磨损很快或易折断而迅速失去钻进能力。
当前,软的和中硬以下的地层,尤其是土层的钻孔工作,主要靠硬质合金钻进。
7.金刚石钻头有哪些主要类型金刚石钻头按其制造方法不同,可分为烧结法和电镀法两种。
金刚石钻头按包镶形式的不同,可分为表镶钻头与孕镶钻头两种1.表镶钻头金刚石分布在胎体表面上,当其刃角磨钝后可回收复用。
钻头按金刚石粒度分粗、中、细三种:5~20粒/克拉的为粗粒钻头;20~40粒/克拉的为中粒钻头;40~100粒/克拉的为细粒钻头。
一般情况下,细粒钻头适用于钻进致密、坚硬地层。
金刚石都是用天然品。
硬度较低、完整岩层;2.孕镶钻头金刚石不只是分布在胎体表面上,而且,还分布于胎体内部的一定层厚中。
金刚石是10~80目的天然粉级品或60~129目JR4级的人造品。
含金刚石的胎体层称为工作层。
钻进时,随着胎体的磨损,金刚石切刃才不断露出,旧切刃失去工作能力或脱掉,新切刃相继出露参加工作。
因此,孕镶钻头可保持稳定的钻速,应用范围较广。
它坚硬、致密、弱研磨性(优质金刚石、较低的金刚石浓度),均匀性差、完整度差、破碎地层(金刚石浓度高、胎体硬度大);3.还有一种“多层钻头”。
它是孕镶钻头的变种形式,与孕镶的区别是胎体内部的金刚石分成几层并有一定排列方式。
钻头按金刚石成因分类,可分为天然金刚石钻头(表镶)和人造金刚石钻头(都是孕镶)。
此外,还有一种聚晶金刚石钻头,金刚石的镶焊属于表镶,但在工作时却起孕镶钻头作用。
它用于钻进较软和研磨性强岩层,可得到很高的钻速。
8.地质岩心钻探与油气井钻探的主要区别在哪里?主要区别有以下几点:1.钻孔的直径:Hole:孔,用于地质钻探,孔比较小,用于勘察,勘探Well:井,用于油气井钻探,孔比较大,往往还要用于生产2.钻孔的深度:钻探:比较浅,油气井:比较深,技术有,成本高3.地层情况:钻探:地层比较复杂,低层遇到的种类比较多油气井:一般低层地层单一。
9.空气钻进技术有哪些优点?空气钻进的实质是以压缩空气代替冲洗液,作为钻进中的循环介质来冷却钻头,吹洗钻孔把岩屑携带出地表的一种高效率、先进钻进方法。
空气钻进可以正循环钻进,也可以反循环钻进,在钻探设备上只需要增加一台移动式空气压缩机,孔口防尘及除尘等设备。
空气钻进特别适用于干旱缺水地区、常年永冻层、孔内严重漏水地层及用水钻进较困难地区。
我国北方各省和西北各地有很多这样的地区,因此,研究空气钻进具有很大的现实意义。
1.钻进效率高:空气钻进效率比一般钻进法约提高9—11倍。
其原因是:孔底岩石减掉了钻孔内的液柱静压力,有助于岩石最大限度地释放残余应力,使孔底岩石处于一种负压效应状态,借助切削具的碎岩作用,岩屑呈“爆炸”形式崩离岩体,从而提高了钻进效率。
另外压缩空气以高速吹洗孔底、孔内干净,几乎完全没有重复破碎,故在硬岩和深孔时,钻进效率更为显著。
2.钻头寿命长:空气钻进钻头寿命长,除上面提到的因素外,还有一重要因素,即当压缩空气经过钻头时,由于压力骤然降低,在此大量吸收热量,有利于冷却钻头,防止烧钻,并为切削具创造有利的工作环境。
与一般钻进方法相比,钻头寿命可提高十倍以上。
3.能取得正确的地质资料:空气钻进以空气为循环介质,它不污染岩石和孔壁这不仅对洗井、抽水等工作有益,而且可以获取正确的水文地质资料。
4.空气钻进不用水:这在干旱缺水地区其优越性更为显著,同时可以避免因漏水而带来的堵漏问题和冲洗液、岩粉等对含水层堵塞的影响。
10.什么是钻孔结构(也称井身结构)?钻孔结构设计是与钻进有关的,所有工程计算的基础。
钻孔结构是指钻孔由开孔至终孔,钻孔剖面中各孔段的深度和口径的变化情况。
据地层理想柱状图做出来的。
一般来说,换径次数越多、钻孔结构越复杂;换径次数越少,钻孔结构越简单。
在可能情况下,应使钻孔结构尽量简单。
根据地层条件,一层一层放入套管,所形成图示的结构:设计依据1.钻孔的用途和目的;2.该地层的地质结构、岩石物理力学性质;3.钻孔的设计深度和钻孔的方位方向、顶角方向;4.必需的终孔直径;5.钻进方法、钻探设备参数。
11套管在钻探工程中起什么作用?保护孔壁,支撑孔壁防止倒塌,为钻探提供通道在钻探施工过程中,套管用途很广。
钻进复杂地层时,用套管护壁堵漏,可保证正常钻进。
岩心钻探抽水试验孔可用套管进行止水,保证抽水资料的准确性。
长期水文观测和开采孔,可用套管作为出水的通道。
下多层套管的目的主要是考虑一下几个方面:一、每口井至少有两层套管;必须下表层套管,目的是保护浅部地层特别是地层水不受污染;二、通常每口井钻进时所穿越的地层存在多个压力系统,钻井行业标准规定同一裸眼井段上下地层压力系数差不得超过0.4;三、如果同一裸眼井段上下压力系数相差太大,无法进行钻井施工,会出现上漏下喷,必须将上部薄弱地层下套管封住;四、对于特别复杂的地层,如容易缩径和蠕变的石膏盐地层为减少卡钻等事故复杂,多下层套管可减少钻井施工的难度和缩短钻井周期,经评估有可能还降低钻井成本。
钻探地质套管是供地质部门进行岩心钻探使用的钢管。
套管又是钻探和钻井工作中下人钻孔内,用以保护孔壁封闭孔身的钢管。
它的主要功用是防止孔壁坍塌,隔离地层,封闭涌水或漏水层、油气层。
在开采井中,套管又是流体、气体生产的通道,例如水井、油气井、地热井、溶解类矿产的开采钻井等,都必须下入生产套管。
地质钻探孔内的套管外径小,一般下入的套管也较浅,在钻探任务完成后要将套管起拔出来,可以继续使用。
石油天然气下入的表层套管、技术套管和油层套管,在下入井内之后,都需要注水泥将套管与井壁固结起来,封闭死管外的环状间隙,套管就无法取出。
即使无工业油气流的探井,下入了套管也一样丢弃在井内。
供水井下入的套管称为井管,强度要求不高,井浅时可不用无缝钢管,用铸铁管。
12钻探设备包括哪些主要内容?钻探设备是指用于钻探施工这种特定工况的机械装置和设备,主要由钻机、泥浆泵及泥浆搅拌机、泥浆净化设备、钻塔等组成钻机:是完成钻进施工的主机,它带动钻具和钻头向底层深部钻进,并通过钻机上的升降机来完成起下钻具和套管、提取岩心、更换钻头等辅助工作。