适合于金刚石钻机的岩石可钻性分级表

一、PDC钻头命名：1、M1963钻头各字母和数字的意思？M：胎体PDC钻头（MS：刚体PDC钻头）19：切削齿尺寸，￠19mm（13--￠13mm，08--￠8mm）6：刀翼数3：冠部形状，变化范围1~9，1---冠部抛物线最长；9---冠部抛物线最短2、FS2663的含义？FS：刚体（FM：胎体）2：2000系列6：6刀翼（5：5刀翼）6：复合片尺寸，6/8″--19mm（2：8mm；4：13mm，8：25.4mm）3：布齿密度和位置。

3．G535的含义？G：金系列5：复合片尺寸：19mm（4：1/2″--13mm）3：冠部形状：1---9：尖---平5：布齿密度。

二、PDC钻头选择原则1、钻头冠部形状确定原则不同冠形PDC钻头的攻击性依次为：长抛物线型>中等抛物线型>短抛物线型；按照岩石硬度分类，推荐的钻头冠型如下：按照岩石硬度分类，推荐的钻头冠型：岩石硬度抗压强度(psi) 冠部形状很低硬度0-8000 长抛物线中等硬度8000-16000 中等抛物线高硬度16000-32000 短抛物线•针对软硬交错地层，采用多种抗回旋设计2、切削齿尺寸选择原则：岩石硬度抗压强度(psi) 切屑齿尺寸很低硬度0-8000 19-24mm中等硬度8000-16000 16-19mm高硬度16000-32000 13-16mm极高硬度32000-50000 8-13mm（超强齿）3、布齿密度原则岩石硬度抗压强度(psi) 布齿密度很低硬度0-8000 低布齿密度中等硬度8000-16000 中等布齿密度高硬度16000-32000 高布齿密度极高硬度32000-50000 高布齿密度(超强齿)三、地层硬度分级牙轮钻头机械钻速（h/m）地层硬度岩石类型抗压强度（Mpa）111/124 15~30 很软粘土、粉砂岩、砂岩〈25116/137、437 9~15 软粘土岩、泥灰岩、砂岩25~50126/139517/537 4.5~9 中软粘土岩、褐煤、砂岩、粉砂岩，凝灰岩50~75211/217517/537 2.5~6 中等泥岩、灰岩、硬石膏砂岩（钙质）75~100211/236537/617 1.5~2.5 中硬灰岩、硬石膏砂岩（钙质）100~200311/347627/637 1~1.5 硬泥岩（钙质）、砂岩（质）粉砂岩100~200637、737、837 1 极硬石英石、火成岩〉200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。

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。

前言本规程包括了岩心钻探工程设计的编制、钻探方法和设备选择、通用的工艺方法、冲洗介质及施工守则、钻孔质量保证、钻探施工的人身健康、安全、环境保护和生产管理等方面的内容，是不同领域岩心钻探工程及各种专项钻探工艺技术方法的基础性规程。

本规程是地质岩心钻探工程设计、施工、管理和检查验收等各项工作的重要依据和准则。

对于不同的勘查对象、勘查阶段、勘查目的而有所变更的一些特殊要求和技术指标，应符合相关的规程、规范或通过协议、合同做出明确规定。

本规程是遵循GB／T 1．1—2009的起草规则，首次以技术标准形式发布。

本规程由中国地质调查局提出。

本规程由国土资源部归口。

本规程起草单位：中国地质科学院勘探技术研究所。

本规程主要起草人：王达、赵国隆、肖亚民、陈星庆、汤松然、孙建华、张林霞、刘秀美、戴智长。

本规程由国土资源部负责解释。

地质岩心钻探规程1 范围本规程规定了钻探施工过程所有工序的技术要求及相关管理规定。

本规程中对“岩心”的界定是广义的，指能采集到的各类岩石样品，即除圆柱状的岩心外，也包括各种岩块、岩样和岩屑，故各种反循环连续取心也被纳入岩心钻探的范围。

本规程主要适用于地质岩心钻探，工程勘察、工程施工、水文水井钻探和油气井钻探的小口径钻孔施工，可参照本规程。

本规程适用于孔深3000 m以内的钻孔施工。

2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB／T 1.1 标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写GB／T 3787手持武电动工具的管理、使用、检查和维修安全技术规程GB／T 5005钻井液材料规范GB 6722爆破安全规程GB／T 9151钻探工程名词术语GB 15848铀矿地质勘查辐射防护和环境保护规定GB／T 16950金刚石岩心钻探钻具设备GB／T 16951金刚石绳索取心钻探钻具设备GB／T 18376.2硬质合金牌号第二部分：地质、矿山工具用硬质合金牌号GB 50194建设工程施工现场供用电安全规范AQ 2004地质勘探安全规程DZ／T 0032--1992地质勘查钻探岩矿心管理通则DZ／T 0053液动冲击回转钻探技术规程DZ／T 0054定向钻进技术规范DZ／T 0078 固体矿产勘查原始地质编录规定DZ／T 0088地质钻探用钻塔系列3 基本规定3.1 钻孔口径系列地质岩心钻探口径系列是钻探工程最基础的规定，依照国际通用的标准采用R、E、A、B、N、H、P、S作为代号，规格代号及对应的公称口径见表1。

岩石的性质与可钻性钻探工作的对象是岩石。

钻探工作必须了解组成地壳的各种岩石矿物。

岩石的物理力学性质，因岩石成分和构造的不同而相差很大，对钻进的影响和反应也是各种各样的。

为了更好地进行钻探工作，提高钻进质量和效率，必须对岩石的物理力学性质进行全面的了解。

研究岩石的物理力学性质，主要是研究与破碎岩石有关的因素，从而掌握其破碎的规律性，以便创造更有利的破碎条件，更好地选择钻进方法、钻进规程和切削具、研磨材料及钻探设备类型等。

岩石是由各种晶质或非晶质的矿物组成。

由于岩石本身分子结构以及成因条件的不同，岩石的基本状态可以分为坚硬的、可塑性的和松散性的三类。

构成坚硬岩石的矿物颗粒间，存在着联结力和摩擦力，且联结力明显地大于摩擦力。

这类岩石破碎以后，无论是湿润、压缩或同时湿润并压缩，都不能恢复原状，如花岗岩、石灰岩。

和坚硬岩石一样，构成塑性岩石的矿物颗粒间也具有联结力和摩擦力，但是其联结力与湿润程度有关，在联结力受到破坏时，如果加以压缩和湿润，则其联结力可以部分地或全部地恢复，各种泥质类岩石都有这种塑性现象。

可以把松散性岩石看成颗粒间相互没有联结力，而只靠摩擦力相结合的岩石。

如疏松的岩石，在被水泡和或完全干燥的情况下，都没有联结力。

当含水达15%～20%时，这种岩石则具有一定的联结力，典型的是砂子和砾石。

岩石的上述三种状态并不是永恒的。

它们可以在外界条件的影响下互相变化，如坚硬岩石经过地质构造和变质作用，能变成塑性岩石；经过外应力的风化作用，也能变成松散性岩石。

而塑性岩石或松散性岩石，经过变质、沉积等作用，也会变成坚硬岩石。

组成地壳的各种岩石，按其成因特征可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。

如果把变质岩包括在岩浆岩中，则在地壳内，岩浆岩占95%，沉积岩占5%(其中泥质页岩占4%，砂岩占0.75%，碳酸盐类岩石占0.25%)，上述三类岩石，钻探工作中几乎都会遇到，煤田钻探、石油天然气和地热井勘探，所遇到的岩石大都是沉积岩。

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。

表1-5 钻头与地层岩石对应关系表齿系地层型 1 2 4可钻性岩性非密封滚动轴承非密滚动空气轴承密滚动轴承型列号式江汉休斯瑞德赛克史密江汉休斯瑞德史密江汉休斯瑞德赛克密密司司司钢低抗压强1 极软页岩、粘土、泥岩W11 R1 Y11 S3SJ DSJ GA114 GIX-1S11 S33SSDS 度高可钻 G114 ATX-11性的软地 2 泥岩、软页岩、疏松页 W121 R2 Y12 S3J DTJ S33齿层 3 页岩、软石灰岩 W131R3 Y13 S4J DHJ GA134 S444 S4DJ高抗强度 1 页岩、软石灰岩M4NJ V2J GA214 M44N钻 2 的中硬地 2 DR5 M4层 3 中硬岩石灰岩、砂岩、4 板岩钻硬半研磨1 硬质石英岩 H7 H773 性或或研 2 W321 R7 H7J性地层 3 硬质砂岩、白云岩4镶低抗压强 14 度高可钻2性极软地 3 软页岩、粘土层层 4齿低抗压强 1 软泥岩、软页岩、疏松砂岩5 度高可钻2中页岩、砂岩性极软地 3 中软石灰岩层 4中软石灰岩钻高抗压强 1 中地层硬页岩、石灰岩 K621 G44 G4A6 度的中硬 2 中地层白云岩、硬灰岩、Y62JA47JA地层 3 砂岩 G55 Y63JA4 硬质砂岩与白云岩半研磨性1 硬质砂岩与白云岩7 研磨性地2硬质砂岩与白云岩、极硬燧石层 3 极硬燧石 K732 G77Y73JA 7JA4 极硬花岗岩 K742半研磨 1 极硬花岗岩头8 性研磨性2极硬花岗岩地层 3 极硬花岗岩 K832 G99Y83JA 9JA4 极硬花岗岩 K842表1-5续钻头与地层岩石对应关系表系 5 6 7列保径密封滚动轴承密封滑动轴承保径密封滑动轴承型江汉休斯瑞德史密江汉休斯瑞德史密江汉休斯瑞德史密式橡密金密橡密金密司橡密橡密司橡密金密橡密金密司1-1 GA115 GJ115 GIX-G1 MAX-GT1 MS11G MSDSH H116 GT1 HP11 SDS H117 HJ117 GT-G1 MX-1 MHP11G MFDSH GAT115 GJ115L ATX-G1 MAX-GJ1 MSDSSH HA116 ATJ-1 PMC FDS+ HAT11 HJT117 GT-G1H MFDSSH GJT115L MSDSHOD ATJ-1S FDSS+ HJT117G AJT-G1 ATM-GT1 1-2 GA125 H126 HP12 FDT H127/HAT127HA126 EHP12 HAT127L HJT127L（1系列无型式4）FAT127/FAT127L1-3 GA135 GJ135 GTX-G3 MAX-GT3 S13G SDGH/MSDGH H136 FDG H137/HA137 HJ137 ATM-GT3 HP13G FDSH GJ125L ATX-G3 MAX-G3 MS13G MSDSHO D HA136 HAT137 HJT127L MHP13G MFDSH2-1 GA215 S21G SVH H126 H127 ATJ-G4（2系列无型式2、3、4） M21G MSVH HA126 ATJ-4 FV HA127 HP21G FNH3-1 S31G HP31G3-4 （3系列无型式2、3） ATJ-G84-1 G415 GJ415 ATX-05 MAX-05 M01S/M01SOD H417 HJ417 ATM05 ATM05 EHP41A MF02 GA415 GJT415 GTX-00MAXGT-00 MS41A M02S HA417 HJT417 GJ-00 ATMGT03GAT415 GTX-03 MAXGT-03 M02SOD HTT417 GT-03 MX-03 EHP41H4-2 M05S HA427Y HJ427Y GT-09C MX-09C F05/F07GT09C STR-05C MF05 G435 GJ435 ATX-HH MAX-HH S43A M1S H437/H437E HJ437/HJT437ATJ11/H09 ATMGT09 HP43A F1/MF154-3 GA435 GJT435 GTX-09 MAXGT09 MS43A M1SOD HA437/HT437HJ437L/HJT437 GATJ11H ATM11H EHP43A F10DGAT435 HD437/HA437L HJT437L GT09AT M11HG EHP43H MF10DHAT437/HAD437 HJD437L STR09 MX-09/MX-09CMAX-11CG S44A J5JS/M15SD H447/HA447 HJ447Y HJT11C ATMGT18 HP44A F15/MF154-4 MAXGT-18 MS44A M15S/M15SOD HAT447/HA447Y GT18/GT18C ATM11CG F15D/F150DFA447/FA447L HJT447L H18/H18C MF15D/MA15 G515 GJ515 ATX-22 MAX-22 S51A A1JSL H517/HA517 HJ517/HJT517 ATJ22 ATMGT20HP51XM F2/F2H5-1GA515 GJT515 GTX20 MAX-22G MS51A MA1SL H517E/H517L HJ517Y ATJ22S ATM22 HP51/HP51AF25/A1GAT515 GJ515Y MAXGT-20 2JS。

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。