钻探工程2中国地质大学(武汉)资料.doc

PAGE 1 PAGE 8 复习题Ⅱ 1. 根据岩石的变形特性，图示说明岩石的三种类型。 答案：1）. 弹脆性岩石 　 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1-3(a)和图1-4(a)］。这时破碎穴面积明显大于压头的端面面积，即h/δ＞5。 2）. 弹塑性岩石 　 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1-3(b)和图1-4(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。 图1-3 压头压入条件下的岩石变形曲线图(a)-弹脆性岩石（石英岩）； (b)-弹塑性岩石（大理岩）； (c)-高塑性岩石（盐岩）； P-压头载荷； P0-从弹性变形过渡到塑性变形的载荷； Pmax-岩石产生脆性破碎的载荷； δ-岩石产生弹性变形的侵深； α-变形角 图1-4 岩石表面的压入与破碎穴(a)-弹脆性岩石; (b)-弹塑性岩石; (c)-高塑性高孔隙度的岩石; δ-岩石中的最大变形; h-岩石破碎穴深度 3）. 高塑性和高孔隙性岩石 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1-3(c)和图1-4(c)］，h/δ=1。因此，计算这类岩石的硬度时只能用P0代替公式（1-9）中的Pmax。 2. 简述岩石破碎的三种方式 答案：体积破碎、疲劳破碎、表面破碎。 表面破碎：切削具上的比压不足以侵入岩石，仅存在由摩擦力引起的表面磨削。钻速很低，钻速与比压呈线性关系。 体积破碎：切削具上的比压等于或大于岩石的压入硬度，切削具能够压入岩石，形成较大破碎穴和产生大粒度碎屑，钻速与比压呈更陡的线性关系。 疲劳破碎：切削具上的比压没有达到但比较接近岩石的压入硬度，虽然因切削具无法压入岩石而产生体积破碎，但也非表面破碎。这时，切削具上接近达到岩石压入硬度的比压可使岩石的弱面处形成裂纹，经多次作用后使其扩展增多，甚至相互沟通，从而在较低的比压下形成小剪切。由于该过程需经多次外载的反复作用，故称为疲劳破碎区。 3. 何谓岩石的研磨性？影响岩石研磨性的因素有哪些？ 4. 随着硬质合金中钴含量的增加，硬质合金相对密度有所_ 小 _，硬度逐渐_ 低_ ___，耐磨性能_ _；而抗弯强度逐渐__ __，同时冲击韧性也___ ___。 5. 硬质合金钻进遇水膨胀、粘接性岩石时，应选用( 5 )，使钻具与孔壁产生( )环状间隙。 1、大八角钻头 2、小切削具钻头 3、负斜镶钻头 4、肋骨钻头 5、品字形钻头 6、自磨式钻头；7、大的 8、小 7. 硬质合金中碳化钨粒度变细时，硬度( 2 )。 1、降低 2、增高 3、不受影响 8. 试述钢粒钻进的井底碎岩过程。 答案：圆柱形钢粒在钻头给予的轴向力和回转力（应理解为钻头唇面与钢粒间的联系力）作用下，在孔底岩石表面不断翻滚，主要以动压入体积破碎方式和动疲劳破碎（碾压）方式破岩。如能进一步解释动压入体积破碎和动疲劳破碎过程并画出示意图者，可得满分。 9. 影响岩石硬度的因素有哪些？ （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。 10. 什么是反循环钻进？ 凡是冲洗介质循环方式与传统的正循环方式相反的钻进方法，皆可称反循环钻进。 11. 反循环钻进有什么优点？ 1）．冲洗液上返速度高，携粉能力强，避免了重复破碎，钻进效率高。 2）．井孔内可保持较高水位，环空流速平稳，有利于井壁稳定。 12. 反循环钻进的分类及其工作原理 反循环钻进，按形成反循环液流的动力和方式，可分为三种类型：泵吸反循环；气举反循环；射流反循环。 1）．泵吸反循环的工作原理 泵吸反循环是利用砂石泵（离心泵的一种类型）的抽吸作用，在钻杆内形成负