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淮南矿业集团地质勘探工程处　安全培训中心 周庆银 工程师　副科长　专职教师　　　　　　　 钻井工艺 第一章　岩石性质及可钻性 第一节 岩石的物理机械性质 一、岩石的物理性质 (一)、密度、比重、孔隙度： 岩石的密度是单位体积岩石的质量。 岩石的比重是单位体积岩石的重量。 岩石的孔隙度是反映岩石密度、比重的物理量。孔隙度大的易透水，并能降低岩石的强度及稳定性。 (二)、含水性和透水性： 岩石有含水的性质称为含水性。岩石能透水的性质称为透水性. (三)、松散性和流散性： 岩石从岩体上分开后，岩石碎块的体积比在天然埋藏下原有的体积增大的性能称为松散性，岩石的自由面有极力趋向水平的性能称为流散性。如流砂的松散性就大，钻进时孔壁易坍塌。 (四)、稳定性： 在岩体内钻出钻孔时，孔壁岩石不坍塌，不滑落的性能称为稳定性。 二、岩石的机械性质 岩石在外力作用下所表现的性质称为岩石的机械性质，其表现有强度、硬度、研磨性等。 (一)、强度： 岩石的强度是指岩石在各种应力（拉伸、压缩、弯曲和剪切等应力）作用下抵抗破碎的能力。 从实验中知道，若以岩石的抗压强度为1，则岩石的抗剪切强度是抗压强度的1/5～1/11，岩石的抗弯曲强度是抗压强度的1/5～1/12，岩石的抗拉伸强度是抗压强度的1/10～1/15。 一般，岩石的颗粒细，胶结物本身的强度大，胶结力强，使岩石具有较大的强度。岩石的埋藏深度大，在各向压力很大的情况下，会减少岩石的孔隙度而增加比重，因而强度也随之增加。风化对岩石强度有很大影响，使强度降低。 (二)、硬度： 岩石的硬度是指岩石抵抗其它物体压入的阻力，也叫抗压入强度。一般把矿物的硬度分为十级（见表1－1）。在现场最简单的方法是用玻璃、小刀等物体刻划岩石来确定。 标准矿物硬度（莫氏）表  一般造岩矿物颗粒越小，越硬，岩石的硬度越大。沉积岩还要考虑胶结物的特性，例如，同样由石英颗粒组成的砂岩，由于胶结物不同，硬度也不同。粘土质胶结的砂岩就较软，钙质胶结的砂岩稍硬，硅质胶结的砂岩就很硬。岩石越硬，合金越难切入岩石。 （三）、研磨性： 钻进时岩石磨损切削工具的性能称为岩石的研磨性。影响岩石研磨性的自然因素主要是岩石的硬度，组成岩石的矿物颗粒大小和形状，以及岩石的裂隙和孔隙度等。 岩石研磨性越大，对切削具的磨损越厉害，钻进时钻头的寿命越低，以致影响钻进效率和回次长度。 （四）、弹性、塑性和脆性： 岩石受外力作用后产生形变，外力取消后能恢复原来形状的性质称为岩石的弹性。结晶颗粒细，结构致密的岩石弹性较大。钻进难度也大。 岩石受外力作用后改变形状而不产生断裂的性质叫塑性。塑性岩石一般都有较软，容易钻进，但钻进时易产生缩径、憋泵、糊钻等现象，给钻进带来困难。 岩石在外力作用下不产生形变，而直接破碎的性质叫脆性。脆性较大的岩石容易钻进，但不易取心，有时孔壁还会坍塌。 第二节 岩石的可钻性及其分级 岩石的可钻性就是在一定技术条件下钻进岩石的难易程度。也就是岩石抵抗破碎的能力。我国将岩石的可钻性划分为12级。见下表。 从表中可以看出：煤的可钻性为3~5级。硬质合金钻进只能钻进1~7级部分8级的岩石。 第二章 常用的钻探工具 第一节 钻头 钻头的结构对钻进效率、使用寿命、钻进规程的确定及操作技术都有一定的影响。因此，注意钻头结构的研究和改进是提高钻进技术的重要方面。硬质合金钻头的结构包括钻头直径、水口、水槽、出刃、合金型号、数目及排列形式、镶焊角度等。 一、按钻进工艺分为： 1、取心钻头：有硬质合金钻头；金刚石钻头；复合片钻头等。 2、不取心（无岩心）钻头：有硬质合金钻头；金刚石钻头；复合片钻头；牙轮钻头等。 二、按钻头的结构形状分为：环状平底钻头；肋骨钻头；矛式钻头；阶梯刮刀钻头；翼片（三、四、六等翼片）钻头；锥形钻头；燕尾式钻头；针状自磨式钻头；牙轮钻头等。 三、按钻头规格分为（以钻头体的外径为标准）：φ75mm；φ91mm；φ110mm；φ130mm；φ150mm；φ171mm等，无岩心钻头可以根据需要做。 第二节 岩心管及套管 一、岩心管： 岩心管的作用是容纳岩心和导正钻孔。钻进时根据地层和工艺条件采用不同规格的岩心管可以控制孔斜。 岩心管的规格是与钻头相配套的，岩心管的外径一般都比钻头体的外径小2mm以上。我处常用的岩心管的规格有(见表2－1)：φ73mm；φ89mm；φ108mm；φ127mm；φ146mm，地质孔常用的是φ89mm岩心管。 岩心管在钻具中承压最大，钻进时磨损严重，特别是螺纹部分壁厚较薄，磨损后影响使用。岩心管磨损超过1mm就不能使用。 二、套管：套管的作用是作为孔口管或下入孔内作防塌、堵漏之用。套管