工程钻探与取样技术复习重点研究.docx

工程钻探与取样技术复习重点第一章·绪论探矿工程概念探矿工程是一门研究如何按照一定目的和要求，运用适当的设备，采取相应的工艺措施，以最优的方式钻出一定孔径和深度的孔（井）的学科。钻探工程的应用范围1.地质勘探工作(1)普查找矿钻探：揭露表土，探查基岩性质及产状，了解地层及地质构造，验证物探资料(2)矿产勘探钻：详细查明一个矿区的地质构造，探明矿体的产状、品位，矿产的储量(3)水文地质钻探：查明地下水的赋存状态，水质水量及其运动规律(4)工程地质钻探：查明桥基、坝基、路基或水库、港口及大型设备、高层建筑的地质基础和地基承载能力(5)油、气田钻探：勘探石油及天然气等矿产2.开采矿产资源工作(1)为民用和工农业用的普遍水资源的开采(2)为民用取暖和工农业用的热水资源的开采(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)为开发地热资源的钻井(5)为开发固体矿产进行露天开采的爆破孔3.工业工程施工工作(1)大型桥墩建筑，“管柱”建墩(2)为了解地面升降情况及其变化规律，进行专门的标（基岩标及分层标）孔钻孔(3)为了加固水坝，增强地基，防止渗漏的连续墙(4)为高层建筑加强地基的大量基桩孔(5)铺设各种管道的技术孔(6)矿山各种辅助设施孔(7)军事工业的导弹发射孔(8)代替开凿隧道的大直径井钻孔三要素根据钻探的目的、钻探地点的地质条件等因素确定三要素，钻孔直径、钻孔深度和钻孔方向。钻孔结构的概念钻孔结构是指钻孔由开孔至终孔，孔身口径的变化。换径次数越多，钻孔结构越复杂，换径次数越少，则钻孔结构越简单。第二章·岩石物理力学性质及可钻性岩石可钻性的概念及其影响因素概念：岩石可钻性是钻进过程中岩石抵抗破碎的强度，表示岩石破碎的难易性。影响因素：岩石的基本特性，包括岩石的成分、颗粒度、颗粒间的联系方式、岩石的结构和构造，钻进技术条件和钻进工艺参数，包括钻进方法、钻进质量、钻进规程。岩石可钻性的测定方法1.机械钻速分级（实钻法）在规定的设备和技术条件下，现场进行实钻所得到的纯钻进速度作为可钻进性分级的指标，需要增加回次长度值作为辅助指标。2.摆球硬度分级法摆动钢球冲击岩石，由于能量转换与消耗，要回跳一定次数，每次的回弹角逐渐减小，直至为零。以回弹次数表征岩石的动载硬度。仪器简单，操作方便，岩样两端抛光工艺复杂。3.压入硬度分级法模拟了牙轮钻头碎岩方式，在中硬以下地层相关性较好。4.微钻法用小直径钻头在小型实验台上钻进，取平均钻速为可钻性分级指标。岩石可钻性的意义1.为钻孔施工设计提供依据；2.为钻进生产定额提供依据；3.促进新技术的推广。第三章·岩心钻探钻进方法—硬质合金钻进硬质合金钻进碎岩过程在硬质合金钻进的过程中，钻头体上所镶嵌的硬质合金切削具主要受到轴向压力和水平回转力两个力的作用，当轴向压力达到一定值后，切削具对岩石的单位压力，超过了岩石的抵抗压入强度，切削具便切入岩石一定深度。同时，在回转力的作用下，也向前推挤岩石。如果岩石较脆，则受力体被剪切推出；如果岩石是塑形的，则切削具前部的岩石被削去一层。切削具在轴向压力和水平回转力的双重作用下，使孔底呈螺旋状不断加深。硬质合金钻进的特点及其应用范围特点：(1)钻进时工作平稳，岩心采取率较高，钻探质量易于保证； (2)钻头结构可以根据地层情况灵活改变，钻进效率高； (3)操作简便，钻进规程参数易控制； (4)硬质合金钻头便宜，镶焊工艺简单，修磨方便； (5)应用范围不受孔深、孔径及孔向限制 (6)硬质合金硬度有限，强度和耐磨度尚显不足，在坚硬岩层中钻进时效率不高，钻头寿命短。应用范围：硬质合金钻进主要用于1~7级岩石及部分8级岩石。硬质合金切削具的形状、规格1.片状有短片状、直角片状、菱形片状。片状切削具刃薄易于切入和切削岩石，但抗弯能力低，主要用于钻进Ⅰ~Ⅴ级软岩，他在钻头上出刃应大些。2.柱状有方柱状和八角柱状。柱状切削具抗弯、抗压的能力较强，主要用于Ⅵ~Ⅶ级中硬岩石。3.针状主要用来制造自磨式钻头，在中硬及硬岩层或研磨性岩石中使用。硬质合金切削具出刃的概念、类别概念：为了使切削具顺利地切入岩石，使冲洗液的畅通以及减少钻头体的磨损，切削具必须突出于钻头体，此突出部分称为出刃。类别:分为内出刃、外出刃和底出刃内、外出刃是使钻具与岩心、钻具与井壁之间留有间隙、保持一定的井径和岩石直径的依据。中硬岩石，内、外出刃可取1.0~1.5mm。软岩，可取2~3mm。底出刃是用来尅取井底岩石。中硬岩层，底出刃可取2~3mm，软岩可取3~5mm。切削具镶焊形式及其应用镶焊形式：直镶、正斜镶、负斜镶应用：软岩中，应选用正斜镶；脆性及较硬岩石中，切削具主要是按压碎和剪切作用破碎岩石，尤其是在钻具转速较快而钻速较慢的情况下，采取直镶式或者小角度负斜镶式，