下载文档原格式
地层取芯中的岩石可钻进性与钻进方法引言：在地层取芯中不同岩石理化特性有很大差异。
从宏观到微观通过研究岩石的理化特征，以及相应的钻进手段对对岩石钻进的影响对岩石钻进时钻进效率进行分析，做到高效钻进。
本文主要讨论的是硬地层取芯中的诸多问题。
首先我们探讨岩石的可钻性。
对不同岩石的理化性质进行逐步分析。
然后介绍目前常见的取芯钻进方式，在不同岩石和不同钻进方式之间建立对应关系，对不同岩是做到对症下药逐个击破。
钻进效率最优。
最后，会讨论一些钻进时的辅助手段，从另一个侧面提高钻进效率做到百尺竿头更进一步。
岩层的钻进方法钻进方法的分类方法很多，有的根据钻进目的分类，有的根据碎岩方式分类，还有的根据冲洗介质的种类以及循环方式分类。
根据钻进目的可分为地质钻进、石油钻进、水进钻进、工程施工钻进等。
根据机械碎岩方式可分为回转钻进、冲击钻进、螺旋钻进、振动钻进等。
在回转钻进中，根据所用的钻头不同又可分为金刚石钻进、硬质合金钻进、牙轮钻进以及钢粒钻进等岩石的力学性质岩石的力学性质是岩石在外力作用下表现出来的特性。
主要有变形特性、强度特性和表面特性。
变形特性：弹性、塑性和脆性强度特性：抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度表面特性：硬度和研磨性岩石强度：岩石在载荷作用下变形到一定程度就发生破坏。
破坏前岩石所能承受的最大载荷，单位面积上的最大载荷。
根据受力条件不同，岩石强度又可分为抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度、抗压强度。
有单向应力状态下的强度，多向应力状态下的强度。
岩石的硬度：岩石表面对工具压入的反抗特性。
岩石硬度与抗压强度有一定联系，又有很大区别。
岩石抗压强度是岩石整块抗破碎的能力。
岩石抗压入硬度为单向抗压强度的（1+2π）倍。
测定压入硬度实际上使岩样产生局部破碎，而这种局部破碎是在多向受压状态下进行的。
岩石的研磨性：在用机械方法破碎岩石的过程中，钻头与岩石产生连续的或间断的接触和摩擦。
钻头破碎岩石的同时，其自身也受到岩石的磨损而逐渐变钝。
有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
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。
表1规格代号及对应的公称口径单位为毫米、、测定岩石可钻性的方法还有微钻法、破碎比功法、切槽法等，其指标也可作为确定岩石可钻性级别的参考。
3.3.2岩石研磨性岩石研磨性是岩石对碎岩工具的磨损能力。
岩石研磨性按标准钢杆研磨法分为三类八等；按标准金刚石杆研磨法分为三类四等，见表4。
表4岩石研磨性分类4.3.3.3列出钻孔设计孔深、开孔角度、穿矿口径、平均岩石可钻性级别见表7。
表6矿区钻孔设计工作量汇总表表10硬质合金镶嵌角（切削角）及刃尖角表11硬质合金钻头切削具出刃规格单位为毫米6.4硬质合金钻进注意事项6.4.1取心硬质合金钻头的规格要符合设计要求。
钻头上的合金应镶嵌牢固，不允许用金属锤直接敲击合金，超出外出刃的焊料应予清除，出刃要一致。
钻头切削具磨钝、崩刃、水口减小时，应进行修磨。
6.4.2新钻头下孔时应在距孔底0.5m～1m以上慢转扫孔到底，逐渐调整到正常钻进参数。
6.4.3孔内脱落岩心或残留岩心在0.5m以上时，应用旧钻头处理。
6.4.4下钻中途遇阻，不要猛蹾，可用自由钳扭动钻杆或开车试扫。
7.1.2表镶金刚石钻头、扩孔器磨料7.1.2.1可选用特级、优质级、标准级和低品级的天然金刚石作磨料。
特级用于特坚硬岩层，优质级用于坚硬岩层，标准级、低品级和等外级用于硬和中硬岩层。
7.1.2.2按所钻岩层性质，合理选择金刚石粒度。
表镶钻头采用的天然金刚石粒度范围是10粒/ct～100粒/ct。
最常用的是25粒/ct～60粒/ct。
地质岩心钻探钻探工程质量有六项指标：岩矿心采取率、钻孔弯曲度、简易水文地质观测、孔深误差测量与校正、原始报表填写、钻孔的封闭。
为了保证达到这六项指标的要求，我们就必须采取必要的方法与措施来提高钻探质量。
一、提高岩矿心采取率的措施1. 根据各矿区地质条件、岩矿层的物理机械性质和技术因素，正确地选择取心方法和工具。
2. 取心困难的岩矿层中，应尽可能选用金刚石或硬质合金钻进。
3. 在取心困难的矿层中钻进时，应限制转速、压力和泵量，适当控制回次进尺长度和时间。
4. 钻进时回次进尺不得超过岩心管长度。
5. 在矿层、矿层顶底板和重要标志层中，岩、矿心没有采取上来时，须专程捞取，不应继续钻进，必需钻时不得超过0.5米。
捞取岩、矿心时应尽量采用喷反、无泵或钢丝钻头等有效方法。
6. 退取岩心时要细心，尽可能地避免人为地破碎，并严格防止岩、矿心上、下顺序颠倒。
二、预防钻孔弯曲的措施1. 确保安装质量，保证“天车、回转器、孔口”三点一线。
不准使用旷动的立轴(导管。
2. 开孔时，应选用锋利的钻头，主动钻杆不得有偏摆，轴心压力要均匀，要随钻孔加深而加长岩心管。
3. 在易斜岩层地区施工，应根据地层、见矿深度等条件合理设计开孔角度和弯曲强度。
要尽量选用金刚石或硬质合金钻进。
4. 深孔钻进时，应尽量采用钻铤加压。
5. 遇到片岩地层、倾斜岩层、破碎带、软硬互层时，应使用锋利的钻头和长、直、重、厚、刚的钻具，有条件时也可试用冲击回转钻进。
6. 扩孔时要带内导正器，换径时要带外导正器。
粗径钻具要用综合式异径接头连结，其中心线必须一致。
换径时导正管要长于4米，第一回次的小径岩心管长度要短于1米。
三、做好简易水文地质观测的措施要及时观测水位及其他应测项目；水位观测的基准点必须一致，读数要准确，测绳不得任意割接。
四、降低孔深误差的措施1. 机场使用的木尺或铁尺必须保持两端平齐，刻度准确、清楚，并注意经常校正。
2. 丈量机上就时应停止立轴回转，基准点必须一致，并应准确丈量，及时记录。
钻探工艺技术1、硬质合金钻进工艺硬质合金钻进是指利用镶焊在钻头体上的硬质合金作为破碎岩石的工具的钻进方法，适合钻进中等硬度以下的岩层。
硬质合金钻头类型较多，主要采用的钻头类型为直镶大八角硬质合金平面钻头，钻头直径分别为Φ130和Φ110。
该类型钻头优点是适应钻进中硬及中硬以下地层。
在钻进地表以下第四系地层和部分强风化基岩破碎带时效果较好，经济俭省。
2、金刚石钻进工艺小口径金刚石钻进是目前钻进方法中效率较高的一种钻进方法。
它具有钻进效率高、钻孔质量好、劳动强度低、孔内事故少、钻探成本低及应用范围广等优点，适宜在中硬及硬岩以上岩层采用。
矿田地层主要为泥质砂岩、变质砂岩、花岗斑岩和花岗岩等。
根据地质情况，选用的金刚石钻头以人造孕镶金刚石钻头为主，分别为Φ110单管钻头、Φ91单管钻头、Φ91双管钻头、Φ75双管钻头，钻头金刚石含量为100% ，胎体硬度在HRC30～40左右。
配套使用单、双管聚晶金刚石扩孔器。
钻头使用时严格按照排队原则使用，并强调与钻具合理配合：如钻杆直径、扩孔器外径、卡簧内径等。
钻进时注意选择钻进规程参数和泥浆性能参数，并采取有效的防震减震措施，提高钻头寿命。
矿区采用的钻进规程参数详细情况如表2-5。
采用的金刚石钻进规程参数表表2-5进行金刚石钻进操作，应特别注意以下几点：一是起下钻注意防止磕碰钻头；二是必须保持孔内干净；三是保持孔径规矩，减少钻头扩孔磨损；四是采取防震减震措施；五是防止岩心堵塞；六是注意控制钻进参数，防止烧钻；七是每次起钻后，要仔细检查钻头情况和岩心状况。
3、液动冲击回转金刚石钻进工艺液动冲击回转金刚石钻进工艺是在冲击回转钻进工艺基础上结合金刚石钻进工艺发展起来的新工艺。
在以冲洗液作循环介质的金刚石钻进方法的钻具上加一具液动锤（液动冲击器），即构成一套液动冲击回转金刚石钻具。
钻头在钻机主轴压力和回转器驱动下，在获得对岩石回转切削能量的同时，也把液动锤的冲击能传递到岩石中，使岩石承受冲击和回转切削双重破碎。
岩心钻探规程总则一、本规程主要是对固体矿产岩心钻探的各项生产活动作出的规定，不包括水文地质钻探、工程地质钻探以及油、气钻探等内容。
二、本规程主要以原国家计委地质局一九七二年颁发的《岩心钻探规程(试行)》、一九七七年国家地质总局颁发的《金刚石岩心钻探操作规程》和一九七九年颁发的《金刚石绳索取心钻进操作规程》为基础，并总结了近些年来在生产实践中的新经验、新方法和新技术、经补充、修订而成的。
三、本规程是岩心钻探设计、施工、管理、检验等项工作的重要依据和准则，各地质勘探的现场操作人员、科研设计人员和技术、行政管理人员都必须严格遵守和执行。
四、本规程各条款，是对岩心钻探作出的一般性和原则性的规定要求。
在贯彻执行本规程时，各局、队可因地制宜地制订实施细则和补充规定。
五、本规程规定的各项钻探工程质量指标，是一般情况下应达到的要求。
当工作矿区因处于不同普查勘探阶段而需要有不同要求或因采用新技术、新方法而改变上述要求时，应根据需要与可能的原则，由地质和探矿部门共同商定，在地质设计(或合同)中提出具体要求，按部有关设计审批的规定报批，经批准后实施。
钻孔质量等级的划分按部计划司制订的“地质工作主要统计指标解释”中有关规定执行。
六、本规程自颁发之日起正式实行，原同类规程即行作废，其它有关规定与本规程有不符之处，以本规程为准。
七、本规程的解释和修改权属地质矿产部。
第一章钻进方法、钻孔结构及钻探设备的合理选择第一节钻进方法的选择第一条按与钻进工艺有关的几个特性将岩石做如下分类1.按硬度的大小分为四类，按可钻性的高低分为十二级，其相应关系为：(1)软--可钻性1～3级；(2)中硬--可钻性4～6级；(3)硬--可钻性7～9级；(4)坚硬--可钻性10～12级。
2.按研磨性的强弱分为三类：弱研磨性.中研磨性.强研磨性。
3.按完整程度分为三类：完整、较完整、破碎。
第二条应根据岩石的可钻性、研磨性、完整程度，来选择磨料和钻进方法。
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。
