钻探工程考题

绪论

1、钻探工程的基本过程：

是有动力机（电机、柴油机）带动钻机回转，并由钻机供给钻杆柱一定的轴向压力和扭拒，从而使钻头勊取岩石，达到不断向深部钻进获取地质资料的目的。

2、钻进的3个基本作业、2个基本工序、两项重要内容是什么？

破碎岩石、清除岩屑、维护孔壁是钻探工作的基本作业。

钻进和升降两个必要的基本作业程序(或称工序)

采取岩心或收集岩屑，这是钻探的一个中心问题和必要环节。

岩心采取和防止钻孔弯曲是钻探工作的两项重要内容。

3、什么是钻进规程？

4、钻探工程的应用范围和分类？

1．找矿

(1)地质普查钻探。为了查明地层性质及产状，了解地层及地质构造，或验证物探资料而进行的普查找矿钻探。

(2)地质勘察钻探。为探明矿区的地质构造，矿体的产状、品位、估计矿体储量，为矿产开发提供必要的地质资料。

(3)水文地质钻探。查明地下水状态、水质、水量及其运动规律等水文地质资料。

(4)工程地质钻探。为查明桥基、坝基、路基或水库、港口、大型设备、高层建筑的地质基础和地基承载能力等而进行的专门钻探工作。

(5)油、气田钻探。为勘探石油及天燃气等矿产而进行的钻探工作。油气田钻探通常也简称为石油钻井。

(6)地热钻探。为寻找地下热源而进行的钻探。

(7)海洋钻探。为探明海底下的矿物而进行的钻探。

2．开采矿产资源

(1)为民用和工业用的普通水资源的开采而钻进的供水井；

(2)为民用取暖和工农业用的热水资源的开采而钻进热水供水井；

(3)为开发能源而在陆地和海洋上进行的石油和天然气的开采钻井；

(4)为开采盐矿而钻的对接孔；

(5)为开采垃圾沼气而钻的采气孔。

3．工程施工

(6)利用钻进技术建造导弹、卫星发射井：

(7)利用钻进技术把核废料或其他有害物埋在地下深部的处理井；

(8)代替开凿隧道而进行的大直径钻井或管棚钻进；

(9)矿山各种辅助设施孔：如通风孔，疏导地下水孔以及电缆孔等；

(10)为安装室内设备(如空调等)而进行的微型孔钻进

按钻头所用切削材料分类：金刚石钻进、硬质合金钻进、钢粒钻进

按碎岩方式分类：回转钻进、冲击钻进、冲击回转钻进、回转冲击钻进。

按冲洗液循环方式钻进：正循环钻进、反循环钻进、孔底局部反循环钻进

按钻进目的分类：地质钻进、石油钻进、水井钻进、工程施工钻进

5、钻孔及其要素

钻孔要素：即钻孔直径、钻孔方向和钻孔深度。

6、根据孔深，钻孔可分为哪几类？

浅孔，0—150m，常用于物探地质调查，水文及工程地质勘查。

中深孔，150—1 000m，为勘探一般矿藏时所采用。

深孔，l 000m以上，一般为勘探开发石油以及科学深钻时采用。

第一章 钻进设备

1、什么是钻探设备？

从事钻探工作所使用的全套技术装备 6、钻机的作用？

是实施钻具的回转和给予轴向压力，以破碎岩石加深钻孔，完成从孔内起下钻具或升降套管等工作。

7、钻探工艺要求钻机能完成的工序是？

①提供使钻杆柱及碎岩钻具 (钻头)回转的动力；

②具有能使钻杆柱及碎岩钻头继续前进的能力，以达到不断破碎岩石、连续钻进的目的；

③当钻头磨钝后、需要提取岩心及处理有关井内事宜时，钻机具有使钻杆柱及钻进工具提出孔口及再下入孔内继续下一个回次钻进的能力。

8、回转式钻机的基本组成有那些？

回转机构、给进机构、升降机构、传动机构、操纵装置及机座等基本部分组成。

9、回转器有哪几种方式？

立轴式、转盘式二大类。

10、要求回转器的结构与性能必需满足那些要求？

①回转器的转速和扭矩的性能应能适应钻进工艺孔内情况变化的要求。

②要求回转器能反向回转。

③回转器应有良好的导向作用。

④根据使用要求回转器应能在一定范围内变更倾角，可钻进不同方向的钻孔。

⑤回转器应做到回转运动平稳，震动摆动小。

11、给进机构任务是？

量钻具重量；进行加压或减压钻进——调节和保持孔底钻头上的轴向压力和钻进速度；并根据钻头的钻进速度给进钻具，保证钻头连续不断地钻孔；平衡钻具重量；倒杆、提动和悬挂钻具；强力起拔钻具等。

12、给进机构其性能应满足那些工艺要求？

①能根据地层性质、钻进方法、钻头类型和直径，无级调节轴心压力

②能无级地调节钻进速度，最好能自动调节。

③有快速提升和一定的起重能力。

④应能准确迅速地反映孔内情况，以便及时掌握和分析孔内情况，调整钻进工艺或采取处理措施，因此要具有一定的观测装置，如孔底压力、进尺和钻速的观测仪表等。

⑤要尽可能缩短辅助工序时间。

13、传动机构的任务是？

传递与切断动力：变速与变矩，实现柔性传动和过载保护，分配动力与换向；改变运动形式，如将旋转运动转变为往复运动及驱动仪表等。

14、钻机的技术参数是什么的重要依据？

钻机的技术参数是选择钻机、使用钻机及评价钻机的重要依据。

15、钻机的技术特性参数包括那些内容？

钻机的能力参数、各工作机构的工作参数，配备动力机的有关参数、钻机的重量及总体尺寸等。

16、选用、评价钻机的原则有那些？

①钻进能力参数②回转系统参数 ③钻机给进系统参数 ④钻机升降系统参数

17、钻探对钻机的要求有那些？

① 具有适合钻进规程需要的转速和调节范围，以便有效的破碎岩石；

② 向钻头传递足够的轴心压力，并有适当的调节范围，以适应最优的钻压选择。

③ 能完成升降钻具工作，并能随钻具的变化而改变提升速度。

④ 具有可变换钻进角度的功能。

⑤ 具备处理孔内事故，纠斜的功能。 ⑥ 工作平稳，重量轻，尺寸小，美观大方。

18、泥浆泵在钻探工作中的作用？

(1)清除岩屑

(2)

冷却、润滑钻头和钻具；3)

保护井壁(4)供给钻具能量

(5)输送特种物质 (6)判断孔内情况

19、钻探工作对泵的要求？

根据钻探工作对泵的要求，目前钻探主要采用往复泵。

1）往复式泵的工作原理 2）往复式泵的技术性能参数 3）往复式泵的主要优点

① 能在冲洗液含有较高的固相含量及研磨性颗粒的条件下工作；

② 能排送较大的泥浆中的颗粒；③ 容易使用与维护；④ 可靠性强；⑤ 可在较大的范围内调节泥浆压力及流量

20、泵按工作原理分为哪几类？

叶轮泵：如离心泵（单级离心泵、多级离心泵、潜水泵、深井泵）、轴流泵、混流泵、漩涡泵等。依靠叶轮的旋转运动输送液体。

容积泵：往复泵（柱塞泵、活塞泵）、回转泵（螺杆泵、齿轮泵）。

依靠工作时的容积变化输送液体。

喷射泵：依靠液体的流动的能量输送液体。

21、往复式泵的主要优点？

① 能在冲洗液含有较高的固相含量及研磨性颗粒的条件下工作；

② 能排送较大的泥浆中的颗粒；③ 容易使用与维护；④ 可靠性强；⑤ 可在较大的范围内调节泥浆压力及流量

第二章 岩土的可钻性

1、什么是岩土的可钻性？岩土的可钻性及其分级极为重要，它是合

理选择什么的依据，同时也是制定钻探什么的基础和考核什么的依据。

是表示钻进过程中岩石破碎的难易程度。

岩石可钻性是合理选择钻进方法、钻头类型和结构、钻进规程参数的依据，也是制订钻探生产定额和编制钻探生产计划的依据。

2、在生产中，通常以什么来作为衡量岩土可钻性的指标？岩土的可

钻性是个多变量函数，它主要受哪些因素的影响？目前国内外评价

岩土的可钻性有哪些方法？

它首先受岩石性质，特别是岩石力学性质的影响，也受技术条件（钻探设备和工具的类型、钻进方法、钻孔直径和深度等）和工艺条件（钻头压力、钻具转速、冲洗液数量和性能等）的影响。

1用岩石力学性质评价岩石的可钻性2用实钻速度评价岩石的可钻性3用微钻速度评价岩石的可钻性4用碎岩比功评价岩石的可钻性

3、钻头碎岩刃具与岩石作用的主要方式有哪些？

切削一剪切型；冲击型；冲击一剪切型。

4、碎岩刃具有各种各样的形状，在研究时我们一般抽象为哪两种压

头对岩石的作用？

1平底圆柱形压头压入时岩石的应力状态2球形压头压入时岩石的应

力状态

5、布西涅司克的解其正应力δz可用a/z的函数来表达，请写出函数

表达式及应力分布曲线？

6、轴向力和切向力共同作用下岩石的应力分布分哪几个区？碎岩工具对岩石的作用有哪些特点？

在半无限体内，形成正应力区(Ⅰ)、拉应力区(Ⅱ）和过渡区（Ⅲ）。

(1) 轴向力与切向力共同作用时，可视为碎岩工具对孔底岩石表面以某一角度施加作用力。岩石破碎效果将由此作用力的数值和方向来决定 (2）轴向力与切向力共同作用时，碎岩工具下方岩石中产生不均匀的应力状态

(3) 当岩石中出现拉应力时，在其他条件相同的情况下，岩石将在作用力比较小的时候，在拉应力区开始破碎。

1、载荷大小的形响2、破碎工具形状的形响3、施力方式的影响 4、环境的形响

7、岩石变形破碎有哪几种方式？

Ⅰ表面破碎区；Ⅱ疲劳破碎区；Ⅲ体积破碎区

8、平底圆柱型、球型 、尖楔状切削具压入时的岩石变形破碎过程？

平底圆柱型：压模压入岩石时破碎过程是呈循环式的。即从岩石弹性变形、塑性变形、形成主压力体、剪切体剪出、压模跳跃或下落完成一个循环，然后再开始一个新的破碎循环。

球型：在球状切削具压入条件下，从理论上说，开始时切削具与岩石接触的是一个点，实际上是一个非常小的表面积。随着外载的增加，由于切削具和岩石都产生弹性变形，这个接触面开始增大。

由于应力分布不均匀，所以在岩石内产生剪应力，导致形成小的剪切和岩屑（图 a）。

外载增加时，接触面增大，产生与原有裂隙平行的新裂隙系（图b）。

如果外载再增加，则接触面增大，产生的新裂隙系向岩石深处伸展。

外载继续增加时，在接触面上的应力增大。裂隙向岩石内伸展的深度随接触面上应力的增加而增大。以后的破碎过程与平底压模时类似。

尖楔状：在尖楔状切削具磨圆部分下方，首先产生弹性变形，然后产生挤压和压碎（图a）、此后切削具切入岩石，切入深度与剪切角φ0和刃尖角β有关。

继续施加外载时，在φ1>φ0的角度下产生剪切体m'o'aˊ和bˊoˊ

nˊ（图b，c）

切削具以小体积剪切方式来破碎岩石，一直继续到切削具侧刃的表面接触到未破碎岩石的侧壁上为止（图d）。

此后切削具象主压力体的作用一样，产生大体积mon的剪切。切削具继续切入岩石时，上述过程将重复进行（图e）。

9、关于破碎岩石时消耗的能量与破碎产物的关系，黎金格尔定律和基尔别切夫定律？

黎金格尔定律认为：固体破碎功与破碎过程中物体表面积的增加成比例。即：随着粉碎度的增加破碎功与破碎产物粉碎度的关系是指数关系。