1、鉆探工程概論考試復習題、簡答題每題10分1. 根據巖石的變形特性，圖示說明巖石的三種類型。彈塑性巖石彈脆性巖石高塑性和高孔隙性巖石圧頭破碎穴彈脆性巖石（花崗巖、石英巖、碧石鐵質巖）在壓頭壓入時僅產生彈性變形，至A點最大載荷為Pmax處便突然完成脆性破碎，壓頭瞬時壓入，破碎穴的深度為h 圖（a）。這時破碎穴面積明顯大于壓頭的端面面積，即 h/ S 5。彈塑性巖石（大理巖、石灰巖、砂巖）在壓頭壓入時首先產生彈性變形，然后塑性變形。至B點載荷達Pmax時才突然發生脆性破碎圖 （b）。這時破碎穴面積也大于壓頭的端面面積，而h/ S=2.55,即小于第一類巖石。高塑性（粘土、鹽巖）和高孔隙性巖石（泡沫巖

2、、孔隙石灰巖）區別于前二類，當壓頭壓入時， 在壓頭周圍幾乎不形成圓錐形破碎穴，也不會在壓入作用下產生脆性破碎圖（c） , h/ S =1。2. 什么是巖石破碎的體積破碎？巖石的變形破碎形式 表面破碎疲勞破碎體積破碎表面破碎切削具與巖石的接觸壓力遠遠小于巖石硬度，切削具不能壓入巖石。切削具移動時，將研磨孔 底巖石，巖石破碎是由接觸摩擦功引起的，研磨的巖石顆粒很小，鉆進速度低。這種變形破碎方式稱 為巖石的表面研磨，這個區稱為表面破碎區。疲勞破碎切削具上的軸向載荷增加，但接觸壓力仍小于巖石硬度，可使巖石晶間聯系破壞，巖石結構間 缺陷發展，特別是孔底受多次加載產生的疲勞裂隙更加發展，于是眾多裂隙交錯，

3、仍可產生較粗巖粒的分離，這種變形破碎方式稱為疲勞破碎，這個區稱為疲勞破碎區。體積破碎切削具上的載荷繼續增加，接觸壓力大于或等于巖石硬度， 切削具可有效地切入巖石，結果是：切削具在孔底移動時不斷克服巖石的結構強度，切下巖屑，這種變形破壞方式稱為體積破碎， 這 個區稱為體積破碎區。 體積破碎時，會分離出大塊巖石，破碎效果 好。3. 什么是巖石的各向異性？對鉆進有哪些影響？巖石在不同方向上表現出不同的強度值稱為巖石的各項異性。巖石的各向異性分為兩種：一種是由于微裂縫的存在以及在不同方向上的排列，分布不同而導致 的，這種各向異性會隨著巖石的應力變化而變化，可稱為應力各向異性；另一種是由于巖石顆粒的定

4、向排列引起的，這種巖石的各向異性不會隨著巖石的應力變化而改變。對鉆進的影響：影響進效率的：由于在不同的層理結構上表現出不同的強度性質，在鉆進這樣的巖石層時會加大 鉆進的工作量，因此巖石的各向異性會影響鉆進效率。影響鉆孔偏斜：由于存在巖石的各向異性，使得鉆桿在鉆進過程中出現受力不平衡的情況，使得 鉆桿發生一定角度的偏斜甚至彎曲，會影響鉆孔的偏斜量。4. 影響巖石硬度的因素有哪些？巖石的硬度反映巖石抵抗外部更硬物體壓入（侵入）其表面的能力。硬度與抗壓強度有聯系，但又有很大區別?？箟簭姸仁枪腆w抵抗整體破壞時的阻力，而硬度則是 固體表面對另一物體局部壓入或侵入時的阻力。因此，硬度指標更接近于鉆掘過程的

5、實際情況。因為回轉鉆進中，巖石破碎工具在巖石表面移動時，是在局部侵入（可能非常微小）的同時使巖石發生 剪切破碎。由前面的分析知道，工具壓入巖石是很難的，而壓入后剪切破巖卻較容易。所以我們說， 硬度對鉆掘工程而言是一個主要力學性能參數。（1）巖石中石英及其他堅硬礦物或碎屑含量愈多，膠結物的硬度越大，巖石的顆粒越細，結構 越致密，則巖石的硬度越大。而孔隙度高，密度低，裂隙發育的巖石硬度將會降低。（2）巖石的硬度具有明顯的各向異性。 但層理對巖石硬度的影響正好與對巖石強度的影響相反。垂直于層理方向的硬度值最小，平行于層理的硬度最大，兩者之間可相差1.051.8倍。巖石硬度 的各向異性可以很好地解釋鉆

6、孔彎曲的原因和規律，并可利用這一現象來實施定向鉆進。（3）在各向均勻壓縮的條件下，巖石的硬度增加。在常壓下硬度越低的巖石，隨著圍壓增大， 其硬度值增長越快。（4）一般而言，隨著加載速度增加，將導致巖石的塑性系數降低，硬度增加。但當沖擊速度小 于10m/s時，硬度變化不大。加載速度對低強度、高塑性及多孔隙巖石硬度的影響更顯著。5. 鉆探技術的基本構成是什么？設備：鉆孔施工所使用的地面設備總稱。包括鉆探機、動力機、泥漿泵、鉆塔等。工藝：取心鉆探技術，無巖心鉆探技術，多介質反循環鉆探技術，其它反循環鉆探技術，水文水 井鉆探技術 地質學基礎、礦物巖石學、地層學、構造地質學、鉆探工程、工程地質、工程與環

7、境物 探、鉆探機械、6. 簡述硬質合金鉆頭的碎巖機理（文字與簡圖）與刀具（切削類似）相聯系：禾U用鑲焊在鉆頭體上的硬質合金切削具，作為破碎巖石的工具，這 種鉆進方法通稱為硬質合金鉆進。破質合金鉆進井底碎巖工況鉆快上切削具切入巖石的必雯條件是： 切削具三巖石接竝面上的單位JE力必須大干 （或最小等于）巖石的抗壓入碩度，即戌中P衷 卑TNJ刖具上的軸何壓力：So 一一切削具與巖石的接雄面和； Hr 一一巖石的抗壓人殛庫。Pv是切削具切入巖二的必要條件。否則，切削具立井底就不能切入巖土，碎巖 過程只能是切削貝對巖土的表面JWti,辭巖 放果很差。因止.右硬質合金鉆進中，必須 有足以使切削具切人巖石旳

8、軸向壓XN但在實際使用中，硬質合金鉆進只適用于鉆進中等硬度以下的地層，即可鉆性17級和部分8級地層。若在更為堅硬的巖層中鉆進，則切削效果很差，切削具磨損很快或易折斷而迅速失去鉆進能力。當前，軟的和中硬以下的地層，尤其是土層的鉆孔工作，主要靠硬質合金鉆進。7. 7影響硬質合金性能的主要因素有那些？8. 8金剛石鉆頭有哪些主要類型金剛石鉆頭按其制造方法不同，可分為燒結法和電鍍法兩種。金剛石鉆頭按包鑲形式的不同，可分為表鑲鉆頭與孕鑲鉆頭兩種1. 表鑲鉆頭金剛石分布在胎體表面上，當其刃角磨鈍后可回收復用。鉆頭按金剛石粒度分粗、中、細三種：520粒/克拉的為粗粒鉆頭；2040粒/克拉的為中粒鉆頭；401

9、00粒/克拉的為細粒鉆頭。一般情 況下，細粒鉆頭適用于鉆進致密、堅硬地層。金剛石都是用天然品。硬度較低、完整巖層；2. 孕鑲鉆頭金剛石不只是分布在胎體表面上，而且，還分布于胎體內部的一定層厚中。金剛石是1080目的天然粉級品或60129目JF4級的人造品。含金剛石的胎體層稱為工作層。鉆進時，隨著胎體的磨損， 金剛石切刃才不斷露出，舊切刃失去工作能力或脫掉，新切刃相繼出露參加工作。因此，孕鑲鉆頭可 保持穩定的鉆速，應用范圍較廣。它堅硬、致密、弱研磨性（優質金剛石、較低的金剛石濃度），均 勻性差、完整度差、破碎地層（金剛石濃度高、胎體硬度大）；3. 還有一種“多層鉆頭”。它是孕鑲鉆頭的變種形式，與

10、孕鑲的區別是胎體內部的金剛石分成幾層并有一定排列方式。鉆頭 按金剛石成因分類，可分為天然金剛石鉆頭（表鑲）和人造金剛石鉆頭（都是孕鑲）。此外，還有一種聚晶金剛石鉆頭，金剛石的鑲焊屬于表鑲，但在工作時卻起孕鑲鉆頭作用。它用于鉆進較軟和研磨性強 巖層，可得到很高的鉆速。9. 簡述孕鑲金剛石鉆頭的碎巖機理10. 地質巖心鉆探與油氣井鉆探的主要區別在哪里？主要區別有以下幾點：1. 鉆孔的直徑：Hole :孔，用于地質鉆探，孔比較小，用于勘察，勘探Well :井，用于油氣井鉆探，孔比較大，往往還要用于生產2. 鉆孔的深度：鉆探：比較淺，油氣井：比較深，技術有，成本高3. 地層情況：鉆探：地層比較復雜，低

11、層遇到的種類比較多油氣井：一般低層地層單一。11. 什么是鉆孔結構（也稱井身結構）？鉆孔結構設計是與鉆進有關的，所有工程計算的基礎。鉆孔結構是指鉆孔由開孔至終孔，鉆孔剖面中各孔段的深度和口徑的變化情況。據地層理想柱狀圖做出來的。一般來說，換徑次數越多、鉆孔結構越復雜；換徑次數越少，鉆孔結構越簡單。在可能情況下，應使鉆孔結構盡量簡單。根據地層條件，一層一層放入套管，所形成圖示的結構：深度（米）20001930榴輝巖夾薄層狀片麻巖、 石榴石墩欖巖糜棱巖帶照云角閃斜長片麻巖夾 薄層狀片巖、斜長軸閃巖和 榴輝巖透鏡體離核巖帶30003210含賞石黑云斜長片麻巖夾 薄層狀或透鏡狀榴膵巖 和斜長甬閃巖灘梭

12、巖帶4000 -7弋楷薛巖I石榴石蟻欖巖 高速、髙密度目的層VvvvWVV V4550糜核巖帶黒云角閃斜機片麻巖忙膽E.ilnlwi1層時，用套管護壁堵漏，可保證正常鉆進。巖心設計依據1鉆孔的用途和目的；2該地層的地質結構、巖石物理力學性質；3鉆孔的設計深度和鉆孔的方位方向、頂角方向;4. 必需的終孔直徑；5. 鉆進方法、鉆探設備參數。一、鉆孔結構矗其選擇粘孔結構是由孔I、孔琛、孔底.孔華等要索經 站孔站構的變化主鏗是指鮎孔的開孔至孔 底.祥由大變小的變化卬鉆孔結構選擇應以署 石的勒理性質、覆蓋広厚度=幵孔地層愴況、水 丈站炭條件、鉆禮深度、聲扎貫衿以及鉆進方崔 和鉆探用途為依據需開孔鉆穿穫峯

13、壇或風化帶，鉆人幕巖35m 下人孔口管為穗企地層，力伊少換徑，盡可能 一徑裁二経到庇 鍥孔口脛眾撫豔探口的矽11套管在鉆探工 程中起什么作 用？保護孔壁，支撐孔壁防止倒塌，為鉆探提供通道在鉆探施工過程中，套管用途很廣。鉆進復雜地圖2-4鉆孔塔構1 龜；2一套管* 3袈矢4填料,鉆探抽水試驗孔可用套管進行止水， 保證抽水資 料的準確性。長期水文觀測和開采孔，可用套管 作為出水的通道。下多層套管的目的主要是考慮一下幾個方面: 每口井至少有兩層套管；必須下表層套管，目的是保護淺部地層特別是地層水不受污染；二、通常每口井鉆進時所穿越的地層存在多個壓力系統，鉆 井行業標準規定同一裸眼井段上下地層壓力系數

14、差不得超過0.4 ;三、如果同一裸眼井段上下壓力系數相差太大，無法進行鉆井施工，會出現上漏下噴，必須將上部薄弱地層下套管封??；四、對于特別 復雜的地層，如容易縮徑和蠕變的石膏鹽地層為減少卡鉆等事故復雜，多下層套管可減少鉆井施工的 難度和縮短鉆井周期，經評估有可能還降低鉆井成本。鉆探地質套管是供地質部門進行巖心鉆探使用的鋼管。套管又是鉆探和鉆井工作中下人鉆孔內，用以保護孔壁封閉孔身的鋼管。它的主要功用是防止孔壁坍塌，隔離地層，封閉涌水或漏水層、油氣層。在開采井中，套管又是流體、氣體生產的通道 ，例如水井、油氣井、地熱井、溶解類礦產的開采鉆井等，都必須下入生產套管。 地質鉆探孔內的套管外徑小，一般

15、下入的套管也較淺，在鉆探任務完成后要將套 管起拔出來，可以繼續使用。石油天然氣下入的表層套管、技術套管和油層套管，在下入井內之后，都需要注水泥將套管與井壁固結起來 ，封閉死管外的環狀間隙，套管就無法取出。即使無工業油氣流的探 井，下入了套管也一樣丟棄在井內。供水井下入的套管稱為井管，強度要求不高，井淺時可不用無縫鋼管，用鑄鐵管。12. 套管在鉆探工程中起什么作用?答：保護孔壁，支撐孔壁防止倒塌，為鉆探提供通進鉆進復雜地層時，用套管護壁堵漏，可保證正常鉆進。巖心鉆探抽水試驗孔可用套管進行止水，保證抽水資料的準確性。長期水文觀測和開采孔，可用套管作為出水的通道。13. 12鉆探設備包括哪些主要內容

16、？鉆探設備是指用于鉆探施工這種特定工況的機械裝置和設備，主要由鉆機、泥漿泵及泥漿攪拌機、泥漿凈化設備、鉆塔等組成鉆機：是完成鉆進施工的主機，它帶動鉆具和鉆頭向底層深部鉆進，并通過鉆機上的升降機來完成 起下鉆具和套管、提取巖心、更換鉆頭等輔助工作。鉆塔的主要功能：起下鉆具（套管）、減壓鉆進時懸掛鉆具、 處理孔內事故并為空中作業提供平臺。泵的主要功能是： 向孔內輸送沖洗液以及清洗底孔、冷卻鉆頭和潤滑鉆具。通常，主要類型的鉆探設備均由鉆機、鉆塔-桅桿、泥漿泵等三部分構成。當然，對于一些大型鉆探設備來講，劃分得可能會更細一點，如石油鉆機就號稱 8大件：井架、天車、游動滑車、大鉤、水龍頭、絞車、轉盤、泥

17、漿泵。鉆塔設備主要包括以下三個方面的內容：1. 鉆機：鉆機（drill ）是在地質勘探中，帶動鉆具向地下鉆進，獲取實物地質資料的機械設備。又稱鉆探機。主要作用是帶動鉆具破碎孔底巖石，下入或提出在孔內的鉆具。可用于鉆取巖心 、礦心、巖屑、氣態樣、液態樣等，以探明地下地質和礦產資源等情況。主要分類：潛孔鉆機鑿巖鉆機全液壓一體機探礦鉆機2. 鉆塔：鉆塔是一種具有一定高度和跨度的金屬桁架，是鉆井設備的重要組成部分，分為天車、塔身主體、二層臺、起塔架、副腿、底盤六個主要部分（可以根據實際需要增減結構部分），鉆塔在鉆井過程中，用于安放和懸掛提升系統， 承受鉆具重量，存放鉆桿或鉆鋌等，必須具有足夠的承載能力

18、、 強度、剛度、整體穩定性和必要的操作使用空間。系列鉆塔從結構上分為單管兩腳塔、三角塔、四角塔、A型塔、K型塔、桅桿型塔、門字型塔、動態型塔等；從起塔方式上分為液壓式、機械式、組裝式、伸縮式、折疊式等；從鉆塔工作角度上分為 直立式和傾斜式；從選材上分為角鋼塔、管子塔、型鋼塔；從安裝型式分為散裝型、整體車裝型等； 從用途上分為石油鉆井、水文鑿井、巖土工程、地質找礦、煤田勘探、工程勘察等；從提升有效高度 上分為8米55米；從提升能力上分為 5噸到1000噸等。3. 泥漿泵：鉆探過程中，向鉆孔里輸送泥漿或水等沖洗液的機械。泥漿泵是鉆探設備的重要組成部 分。 在常用的正循環鉆探中，它是將地表沖洗介質一

19、一清水、泥漿或聚合物沖洗液在一定的壓力下，經過高壓軟管、水龍頭及鉆桿柱中心孔直送鉆頭的底端，以達到冷卻鉆頭、將切削下來的巖屑清 除并輸送到地表的目的。 常用的泥漿泵是活塞式或柱塞式的，由動力機帶動泵的曲軸回轉，曲軸通過 十字頭再帶動活塞或柱塞在泵缸中做往復運動。在吸入和排出閥的交替作用下，實現壓送與循環沖洗液的目的。鉆探設備型號的表示方法如下：XX主參數（或.序號，臣數手喪示）第二持征代號第一持征代號甲字母表示）宇母表示）類別標志用字母表示類別標志；表示屬于哪類立品. 第一特征代號:喪示結構特蠱七 第二特征代號占第二特征代號用來表 示同類立品的類型特點或其他特征 第一特征代號.第二特征伏號必要

20、的 情況下*可以省略:：設備主參數：對于已形成系列的定型產品，用系列中的序號構成產 品型號，不標出主參數，未形成系列的產品，主參數只選用一個，用數 字1, 2, 3表示.鉆機多以墨大孔深表示，單位ni,泥漿泵多以額定 壓為下的最大流量表示，單位l/min4鉆塔以名義塔高表示”單位叭 攪 拌機以容積表示，單位in擰管機用最大扭矩表示.14. 什么是正循環鉆進？什么是反循環鉆進？反循環的形式有多少種？正循環鉆進是泥漿自供應池由泥漿泵泵出，輸入軟管送往水龍頭上部進口，再注入旋轉空心鉆桿 頭部，通過空心鉆機一直流到鉆頭底部排出，旋轉中的鉆頭將泥漿潤滑，并將泥漿擴散到整個孔底， 攜同鉆碴浮向鉆孔頂部，從

21、孔頂溢排地面上泥漿槽。反循環鉆進與正循環鉆進的差異在鉆進時泥漿不經水龍頭直接注入鉆孔四周，泥漿下達孔底，經 鉆頭拌和使孔內部漿液均勻達到擴壁，潤滑鉆頭，浮起鉆碴，此時壓縮空氣不斷送入水龍頭，通過固 定管道直到鉆頭頂部，按空氣吸泥原理，將鉆渣從空心鉆桿排入水龍頭軟管溢出。反循環鉆進按照產生沖洗液上升流動的方式不同，可分為地表噴射反循環，泵吸反循環和氣舉反 循環三種方式。不同反循環鉆進方式，隨著鉆孔深度的變化，鉆進效率也有所不同，所示為三種反循 環鉆進方式在不同孔深時的效率曲線，從曲線變化情況可以看出，地表噴射反循環鉆進效率，在淺孔 段效率較高，氣舉反循環鉆進效率在50 m以后較高。在選擇反循環鉆

22、進方式時，應根據孔深、水位等情況進行合理的選擇，為了提高鉆進效率，有時也采用兩種方式相結合的復合式反循環鉆進。15. 14鉆進參數主要有哪些？各自起到什么作用？鉆進參數主要有以下三個方面：鉆壓：鉆壓也稱軸向壓力。鉆進時，合金的受鉆壓切入巖石而鉆進；同時，因鉆壓造成合金與巖 石的摩擦而使合金磨損。所以，在選擇鉆壓時，必須在保證質量的前提下從鉆進效率和鉆頭壽命 兩個方面進行分析、研究。一般情況下，在松軟及軟巖石中鉆進時，因所需鉆壓不大，對鉆速和 合金的磨損不是主要問題；而在中硬和硬巖層中鉆進時，鉆壓確定是否合理，對鉆速和合金磨損 影響很大。鉆壓是孔底碎巖的必要條件。鉆壓的大小決定著碎巖的方式和特點

23、，它直接影響鉆進速度。 機械鉆速與鉆壓的關系是：機械鉆速隨著鉆壓的增加而不斷地增大。這是兩者關系的總趨勢。具 體可分為3個階段：表面破碎階段、疲勞破碎階段、體積破碎階段。在鉆進過程中，切削具逐漸被磨鈍后，切削具與巖石的接觸面積逐漸增大，使切削具接觸面上的 壓強減小，以致低于巖石的壓入硬度，因而碎巖方式由體積破碎過渡到疲勞破碎，甚至表面破碎，鉆 速急劇下降。所以，在磨銳式硬合金鉆頭的鉆進過程中，為保持較高的鉆速，應隨著切削具的磨鈍而 逐漸增大鉆壓，直至鉆探設備或其他條件限制不可能繼續增大鉆壓時為止。在磨銳式硬合金鉆頭鉆進中，鉆壓是一個重要的鉆進參數。鉆壓必須保證切削具切入巖石，以體 積碎巖方式進

24、行鉆進。然后，依不同巖石性質（其中主要是巖石的壓入硬度研磨性和抗剪強度），并考慮到鉆進過程中工作刃的磨鈍狀況，充分發揮鋒利刃的作用，力求達到最高的平均機械鉆速（純鉆 進效率）和最大的鉆頭進尺來確定鉆壓值。另一方面，必須充分考慮到實現所要求鉆壓的可能性。最大鉆壓除了受切削具本身和鉆頭本身的 強度限制外，還受到鉆桿柱和孔底鉆具組成的強度以及地面機械設備能力的限制。在實際生產中，首先確定每顆硬合金切削具上應該施加的壓力，然后，再根據一個鉆頭上鑲焊切 削具的數目，計算出總鉆壓 P。即：P = p m式中：P 鉆頭上的總壓力；p 每顆切削具上應加的壓力（單顆鉆壓）；m 鉆頭上切削具的顆數。鉆速：從理論上

25、看，鉆速隨轉速的增加而成正比地增加。但實際上鉆速并不隨轉數的增加而呈正 比增加，轉速的增加有其極限值（最優值）。超過此值后，鉆速反而會下降，其主要原因一是在高轉數的情況下，合金在巖石表面上的作用時間太短，從而影響合金的切人深度，導致鉆速下降；另一個 原因是在高轉數的情況下，孔底溫度增高，合金的磨損或磨鈍加快而使鉆速下降。泥漿泵排量：鉆進時，沖洗液的質量與數量對鉆進速度有很大影響。根據國內外的資料證明，鉆 速隨沖洗液的密度或粘度的增大而下降。從理論上看，增大沖洗液量，對提高鉆速有一定好處。應當 指出，當沖洗液量不足時，孔底顆粒大的巖粉不能被沖起，從而造成孔底重復破碎量的增大，使破碎 效率下降；同

26、時，過多的巖粉堆積，也造成合金散熱不好，使溫度增高，耐磨性降低；有時還易引起 堵水、憋泵的現象。但過大的泵量會沖毀巖心或孔壁，并使鉆壓下降，使鉆速降低。當采用大泵量時，則必須給予一定的重視。送入孔內的沖洗液量、主要是用于清除孔底產生的巖粉和冷卻鉆頭。隨著沖洗液量的增加，對孔 底清除巖粉和冷卻鉆頭的能力也增強?？椎椎那鍧崰顟B對鉆進影響很大。把孔底破碎下來的巖屑及時 沖離孔底，就為連續破碎巖石新鮮面創造了條件，從而避免重復破碎巖屑和無益地消耗功能。同時， 孔底清潔也減少了鉆具的磨損和防止某些孔內事故的發生。在某些比較松軟的巖層，沖洗液流可起到 噴射碎巖作用（如石油鉆井中的噴射鉆井），因此，在硬合金

27、鉆進中，盡可能采用較大的泵量是有益 的。但是過大的泵量，使其循環流動阻力也相應地增大，即工作泵壓增大。由于流動阻力是流量的平 方成正比，所以流動阻力的增長率大大超過泵量的增長率。流動阻力的增大，一大面直接增加了沖洗 泵的負荷；另一方面，過大的泵量還會帶來在軟地層沖毀巖心和孔壁的問題，并且在巖心頂端造成很 大的壓力，使巖心劈裂而發生巖心堵塞，降低巖心采取率。因此泵量應有一個合理的值。一般說來，巖石可鉆性級別越低，轉速越大， 機械鉆速越高，則所用的泵量應越大； 孔徑越大，所用的泵量也越大。沖洗液量應保證把巖屑顆粒帶出地表。巖屑顆粒向上攜帶主要決定于上升流速（其次也與沖洗液 的性能參數有關），而上升

28、速度又與巖屑顆粒尺寸和其密度有關。清水沖洗時，上方流速不應小于0.25mj/s ,而采用泥漿作沖洗液時，上升液流速度不應小于0.2 m /s。依此，流量可按下式來計算。Q = F vQ 泵量，m 3 / s ；F 管外環狀空間的面積，m 2 ；v上升液流速度， m / s。16. 15影響地層可鉆性的因素有哪些?、巖石可鉆性的概念1、巖石可鉆性的概念巖石可鉆性是表示鉆進過程中巖石破碎的難易程度。在鉆探生產中通常用機械鉆速作為衡量巖石可鉆性的指標，單位是 mj/ h。2 、巖石的可鉆性及可鉆性分級的意義可鉆性及可鉆性分級是決定鉆進效率的基本因素，也是確定巖石破碎的難易程度的綜合指標。對鉆探生產非

29、常重要，它是合理選擇鉆進方法、鉆頭類型和 結構、鉆進規程參數的依據，也是制訂鉆探生產定額和編制鉆探生產計劃的依據。巖石的可鉆性是在一定鉆進方法下巖石抵抗鉆頭破碎它的能力。它反映了鉆進作業中巖石破碎的難 易程度，它不僅取決于巖石自身的物理力學性質，還與鉆進的工藝技術措施有關，所以它是巖石在鉆進過程中顯示出來的綜合性指標。由于可鉆性與許多因素有關，要找出它與諸影響因素之間的定量 關系十分困難，目前國內外仍采 用試驗的方法來確定巖石的可鉆性。不同部門使用的鉆進方法不同，其測定可鉆性的試驗手段，甚至可鉆性指標的量綱也不盡相同。例如，地勘部門在回轉鉆進中以單 位時間的鉆頭進尺(機械鉆速)作為衡量巖石可鉆

30、性的指標，分成12個級別，級別越大的巖石越難鉆進；在沖擊鉆進中常采用單位體積破碎功來進行可鉆性分級。而在石油鉆井部門則以機械鉆速與鉆頭進尺的乘積或微型鉆頭的鉆時作為衡量指標，分成10個級別。17. 反映鉆井液基本性能的參數有哪些？一一泥漿的主要性能有哪些？(1) 失水量及造壁性失水量和造壁性是泥漿最重要的性能指標之一。鉆進時，若泥漿柱與地層間有壓力差存在時，泥漿中的自由水逐漸脫離泥漿結構向孔壁巖層的孔隙中滲入，這個過程叫做泥漿的失水。表示泥漿失水 多少的性能稱為失水量。在泥漿失水的同時，泥漿中的一些較大的粘土附著在孔壁巖石上，形成一層 泥皮，泥漿的這種能力稱為泥漿的造壁性。(2) 觸變性和靜切

31、力泥漿靜止時，粘土顆粒兩端水化膜薄處粘結形成網狀結構，稠化成膠狀物質。當再進行攪拌或振蕩時，又恢復其原有的流動性，這種性質稱為泥漿的觸變性。要使靜止狀態的泥漿開始運動，破壞單位面積網狀結構所需的力，稱為靜切力。其單位為Pa。一般規定，靜止1min美國石油學會的標準為 10s (秒)后測得的靜切力，稱為初切力。靜止 10min后 測得的切力，稱為終切力。泥漿觸變性能的好壞，以終切力和初切力的差來表示。差值越大表示觸變性能越好。(3) 粘度粘度是泥漿流動難易程度的指標。它反映泥漿流動時，其內部摩擦阻力的大小。摩擦阻力包括液體之間、粘土顆粒之間以及粘土顆粒與液體之間的磨擦阻力，并且也有泥漿結構的影響

32、。一般靜切力大的泥漿，其粘度也高。(4) 比重泥漿的比重是指泥漿與同體積水的重量之比。泥漿比重的大小取決于泥漿中固相（粘土、加重劑 及巖粉等）的含量和固相的比重。固相含量高和固相比重大，則泥漿的比重也大。泥漿的比重決定著對巖層的壓力。因此，在鉆進時，應根據地層的穩定程度來選擇泥漿的比重。如地層壓力大，加大泥漿的比重以平衡井內地層的壓力。相反，在漏失地層鉆進時，應加入發泡劑或減少固相的含量，用來降低泥漿的比重以減少漏失。（5）含砂量泥漿含砂量是指泥漿中不能通過 200號篩孔，即直徑大于0.074mm的砂粒所占泥漿總體積的百分含量。泥漿的含砂量高，不僅增大泥漿的比重，影響鉆速。而且也磨損鉆具、鉆頭

33、和水泵等設備。同時在循環中止時還會因砂子的沉淀，發生埋鉆事故。故要求含砂量越低越好。一般不應超過4%（6）膠體率泥漿靜止24小時內分離出水的體積百分數，即為泥漿的膠體率。泥漿的膠體率可作為初步評定泥漿質量好壞的簡易方法。高質量的泥漿，因粘土顆粒分散和水化好，在靜止時不分離出水。而粘土顆粒分散和水化程度不高的劣質泥漿，往往能分離出許多水。（7）pH 值泥漿的pH值（酸堿度）對泥漿性能有重大影響，也是泥漿進行化學處理的重要依據。一般情況下，泥漿pH值應控制在810之間，而鈣處理泥漿 pH=11左右。18. 為什么說鉆井液是鉆井工程的血液？在鉆井工程中，人們常常以“泥漿是鉆井的血液”來形象地說明鉆井

34、液在鉆井中的重要地位。鉆 井液的作用可以概括為：清洗井底，攜帶巖屑；冷卻和潤滑鉆頭及鉆柱；平衡地層壓力；保護井 壁；協助破巖；地質錄井；將水力功率傳遞給鉆頭；保護油氣層等。在鉆井實踐過程中鉆井液技術不斷發展，從最初采用清水開始，經歷了清水、天然泥漿、細分散 泥漿、粗分散泥漿、不分散低固相泥漿、無固相泥漿等幾個階段。在這一過程中，為了解決某些 復雜問題，出現了油基泥漿以及空氣、泡沫等新型鉆井液，遠遠超出了粘土和水形成的“泥漿” 范圍，因此人們用“鉆井液”來代替“泥漿”這一名稱。19. 什么是欠平衡鉆井？其優點與風險何在？欠平衡鉆井又叫負壓鉆井，是指在鉆井時井底壓力小于地層壓力，地底的流體有控制地

35、進入井筒并且循環到地面上的鉆井技術20. XY-8、BW-300/12、SPC-300分別是什么意思？寫出 XY系列巖心鉆機的標識符號并注明其意義、綜述題每題25分1. 鉆探工程在國民經濟建設中能夠發揮哪些作用？我國人口多、資源相對不足。目前資源短缺已成為制約我國經濟發展的瓶頸。巨大的資源缺口將成為長期制約我國經濟社會發展的重要因素。快速勘查發現礦產資源后備基地，確保國家經 濟安全已成為十分迫切的戰略任務。發深部地質巖心鉆探關鍵技術與裝備無論是提升我國的鉆探技術水平還是滿足資源勘探的迫切需求都是非常必要的；對緩解目前資源短缺制約我國經濟發展的瓶頸、發現新的礦產地、拓展新的找礦空間實現資源可持續

36、發展意義重大。”。已廣泛應用于:隨著科技進步和經濟發展，巖土鉆掘工程在國民經濟中發揮著越來越大的作用（1）礦產資源勘探和部分礦產的開采；（2）水文地質勘探和水井鉆；（3）工程地質勘查和生態環境研究；（4）地質災害的防治與環境治理；（5）工民建和道路橋梁的基礎工程；（6）國防工程及海岸工程；（7）科學鉆探。地質礦產勘探鉆進；水文水井鉆進；工程地質勘察、基礎工程施工鉆進；油氣井鉆進；爆破孔鉆進（采礦、物探）；科學鉆探（海洋、湖泊、大陸、環境、冰川、外星）；地熱、干熱巖鉆采；水力采礦；核廢料掩埋、二氧化碳掩埋等；地質災害治理（邊坡錨固、抗滑樁、止水帷幕等）；非開挖鋪管；文物考古鉆探；豎井鉆鑿（礦山、

37、地下核試驗等）；搶險救災（地下滅火、通風孔等）2. 泥漿在鉆探工程中的重要作用是什么？鉆井液（drilling fluid ）鉆井液（原稱泥漿）是指鉆井中使用的工作流體。泥漿是廣泛使用的鉆井液，主要適用于松散、裂隙發育、易坍塌掉塊、遇水膨脹剝落等孔壁不穩定巖層。鉆井液-其主要功能如下：1. 沖洗井底：鉆井液可在鉆頭水眼處形成高速的液流，噴向井底。這高速噴岀的鉆井液可將由于鉆井液壓力與地層壓 力差而被壓持在井底的巖屑沖起，起沖洗井底的作用。2. 攜帶巖屑：當鉆井液在環空的上返速度大于巖屑的沉降速度時，鉆井液可將井中的巖屑帶岀，即在一定的上返速度 下，鉆井液有攜帶巖屑（簡稱攜巖）的作用。3. 平衡

38、地層壓力：鉆井液的液柱壓力必須與地層壓力相平衡才能達到防止井噴或者鉆井液大量漏進地層的目的?？赏?過調整鉆井液密度控制鉆井液的液柱壓力，使它與地層壓力相平衡。4. 冷卻與潤滑鉆頭：鉆井液可將鉆井過程中鉆具（鉆頭與鉆柱）與地層摩擦產生的熱帶至地面，起冷卻作用。同時， 鉆井液能有效地降低鉆具與地層的摩擦，起潤滑作用。5. 穩定井壁：可在鉆井液中加入適當的處理機，使鉆井液具有抑制頁巖膨脹和（或）分散的能力，同時產生薄而韌的濾餅，起穩定井壁的作用。6. 懸浮巖屑和密度調整材料：當停止循環時，鉆井液處于靜止狀態，其中的膨潤土顆?？苫ハ嗦摻Y，形成結構，將巖 屑懸浮起來。若鉆井液中加有密度調整材料（如重晶石

39、），則在停止循環時，鉆井液也可將它懸浮起來。鉆井液懸浮 巖屑和密度調整材料的能力，可使鉆井液停止循環后易于再啟動。7. 獲取地層信息：通過鉆井液攜帶岀的巖屑，可以獲取地層許多信息，如油氣顯示、地層物性等。8傳遞功率：鉆井液可將鉆井液泵的功率經鉆柱從鉆頭水眼高速噴射傳到井底，提高鉆頭的破巖能力，加快鉆井速度。鉆進過程中，用液體或氣體的連續循環把孔內的巖屑沖洗或吹洗出來，稱為鉆孔沖洗。沖洗用的介質，不論是液體還是氣體習慣上都被叫做沖洗液或鉆井液（drilli ng fluid）。由于早期的沖洗液多為粘土與水的混合物，所以沖洗液也被籠統地稱做泥漿（mud），泥漿這個術語一直沿用，現在還有不少人把沖洗

40、液統稱為泥漿。鉆井液作用：懸浮和攜帶巖屑及加重劑；平衡地層壓力和井壁側壓力，穩定井壁，防止井噴、井漏和井塌等事故的發生；傳遞水功率，幫助和破碎巖石；冷卻和潤滑鉆頭及鉆具；為井下鉆具提供動力；部分地支承鉆柱和套管的重量；從鉆井液中獲得所鉆地層的地質資料。冷卻、排粉、潤滑、支撐沒有泥漿的保護，鉆井井壁會遇水膨脹、縮徑，甚至流散、垮孔。3. 為什么說上天難、入地更難？ 地表下面的溫度，壓力隨著深度的增大而不斷增大，還沒有那種工具能抵擋住這種考驗相反， 空中沒有這些阻礙，只需要足夠快的速度來擺脫地球的引力就行了 材料自身的影響。由于鉆進的深度加深，在起下鉆具時，鉆桿柱上部承受所有鉆桿重量，需要 有很高的抗拉強度，而鉆桿柱的底部在鉆進時承受壓力及回轉扭矩，對其抗彎強度有很高的要求，由 于材料自身的限制，不可能使鉆桿無限長。但是航天中則航天器飛的高低則沒有此限制。 鉆遇的地層復雜且不可見。由于地球的地層結構復雜多變，尤其是在比較深的地層更是惡劣。 在高溫、高壓條件下，不僅巖石堅硬、難鉆，且巖石具有一定塑性，易產生孔底縮徑事故，甚至在下 鉆進，找不到井眼。鉆孔的過程中會遇到各種各樣的地層，這對鉆探工程提出了比航天工程更高