第一章 1.岩石的物理——力学性质有哪些？ 岩石力学性质是岩石在受外力作用后所表现的性质，包括岩石的变形特性、强度特性、表面特性等。变形特性包括弹性塑性和脆性；强度特性包括抗压抗剪抗拉和抗弯强度；表面特性包括硬度和研磨性，这些力学性质对钻进速度、碎岩功耗和钻头寿命等有直接的影响。 3.岩石在静载作用下的破碎机理 在平底压头受载时，在第一极值带会形成环形裂纹，呈圆锥形向深部延伸，到一定深度后截止，而对称轴上的第二危险值带朝边缘发展，形成镰刀状极限状态区，继续加载时极限区的体积和压力增大，他向外趋于排挤或排开周围岩石的力也增大，由于岩石的抗剪抗拉强度很小，一旦侧压力达到某一极值时，周围的岩石便突然崩离并形成破碎穴，周围岩石崩离后，丫头下方的圆锥被压碎，压头突然入侵到一定深度。特点是塑性变形+“跳跃性”剪蹦,破碎坑穴大于切削具的断面积 4.岩石在动载作用下的破碎机理 当冲击能量不大时，在岩石的表面只能见到压头冲击的痕迹—边缘出现裂纹。增加冲击能后，在边缘之外变出现环形崩离体，称之为脆性破碎第一形态，随着冲击能的增加，崩离题的体积稍有增加。冲击能量达到一定值后，压头地下的岩石发生与静压时相似的脆性破碎，称之为脆性破碎第二形态，再继续增大冲击能，不会引起破碎形态的明显的质的变化，余下的能量使压头的侵深有所增加，并使接触面周围的岩石，崩离体出现，当冲击能达到相当大的数值的时候，则出现稳定的第三破碎形态。特点:“跳跃性”剪蹦,体积破碎 5.影响碎岩效果的因素 载荷大小的影响，;碎岩工具形状的影响，;加载速度的影响，液柱压力的影响. 6.岩石可钻性分级的方法： 1）按岩石的物理力学性质分级：压入硬度法、摆球硬度法、普氏系数法、综合力学性质法；2）利用现场实际钻进资料，即实钻法；3）利用破碎岩石单位体积所消耗功，即比功法；4）利用模拟钻进实验台对岩石进行标定，即微钻法。 7.岩石的强度和硬度的区别和联系： 强度是固体物质在外载作用下抵抗破坏的能力。硬度是岩石抵抗外部更硬物体压入其表面的能力。前者时抗压强度是固体抵抗整体破坏时的阻力，硬度是故意表面对另一物体局部压入或侵入时的阻力。硬度指标更接近于钻探过程的实际情况。一般硬度和抗压强度成正相关。 8. 为啥说岩石的单轴抗压强度与钻探工程的关系密切？ 因为在回转钻进中，岩石破碎工具在岩石表面移动时，是在局部侵入的同时是岩石发生剪切破碎。岩石的抗压硬度为单向抗压硬度的（1+2n）倍。 9.影响岩石强度的因素： 影响岩石强度因素可分为自然因素和工艺因素两类。 （1）一般造岩矿物强度高者其岩石的强度也高。但沉积岩的强度取决于胶结物所占的比例及成分。 （2）岩石的孔隙度增加，密度降低，其强度则降低，反之亦然，一般岩石的强度随埋深的增大而增大。 （3）岩石的强度具有明显的各向异性。 （4）岩石的受载方式导致岩石的强度值差异很大。 (5）多向应力状态下的岩石强度比简单应力状态下的强度高出许多倍。 （6）外载作用速度的增加使岩石的应变速率增大，大幅度地提高岩石的强度；加载速度对塑性岩石强度的影响大于对脆性岩石强度的影响。
《岩土钻掘工程学》课程试题库1 参考答案试题库2（钻井液） 一. 判断题（请选择正确的观点或方案） 1.减压钻进时，钻杆柱的受力状态： A.上部钻杆柱受拉，下部钻杆柱受压； B.上部钻杆柱受压，下部钻杆柱受拉； C.全部钻杆柱受压； D.全部钻杆柱受拉。 2.轴向力等于零处称为钻杆柱的中和点。钻杆柱中和点处的应力状态是： A.纯扭； B.压扭； C.拉扭。 3.其中扭矩最大处在： A.孔口处； B.在孔底处。 4.用硬质合金钻头回转钻进中硬及中硬以下岩石时， A.应以高转速为主； B.应以高钻压为主。 5.硬质合金切削具在孔底磨损的实际状况：
6. 7.钻进过程中切削具处于表面破碎状态的条件是： A.σ ＞σ0 ，其中σ—切削具上作用的比压，σ0—岩石的压入硬度； B.σ ＜σ0 ，其中σ—切削具上作用的比压，σ0—岩石的压入硬度。 7.取心式硬质合金钻头的切削具底出刃设计成阶梯式，其主要目的是： A.增加自由面——体积破碎； B.利于排除岩粉； C.增大比压。 8.金刚石钻进时，孔底碎岩效果主要取决于钻头自磨出刃(自锐)状态的是： A.表镶金刚石钻头； B.孕镶金刚石钻头。 9.用孕镶金刚石钻头回转钻进坚硬致密岩层时， A.应选用硬胎体； B.应选用软胎体。 10.金刚石钻头的水路设计原则是： A.孕镶金刚石钻头加工小水口、多水口； B.表镶金刚石钻头加工小水口、多水口。 11.在钻压基本不变的条件下，那种钻头将表现出机械钻速逐渐下降： A.针状硬质合金自磨式钻头； B.磨锐式硬质合金钻头；
C.表镶金刚石钻头； D.孕镶金刚石钻头。 12. 13.为保证好的钻进效果，钢粒钻头的唇面硬度应： A.大于钢粒的硬度； B.等于钢粒的硬度； C.小于钢粒的硬度。 14.牙轮钻头的孔底碎岩过程中，牙轮的自转是： A.ωb； B.ωc。 15.牙轮钻头破碎岩石时，造成钻头对地层产生冲击、压碎作用主要靠： A.牙轮牙齿与孔底单齿、双齿交替接触； B.牙轮的超顶、复锥和移轴结构。 16.确定最优回次钻程时间的依据是： A.岩心管已打满； B.回次钻速达最大值； C.机械钻速达最大值。 17.转速是影响金刚石钻头钻速的重要因素，其确定原则是：
《岩土钻掘工程学》课程试题库2 考虑到《岩土钻掘工程学》的讲课分成“岩土钻掘工艺”与“钻井液”两大部分，而且分别考试，所以这里把“钻井液试题库”单列出来。 一、概念与术语 1. 阳离子交换容量 一种离子从粘土颗粒中置换出带相同电荷等量等大小，一般用mcq/100g。 2. 同晶置换 在不改变晶格构架的情况下，硅氧四面体中的硅被低价铝离子或铁离子所置换，铝氧八面体中的铝被低价镁离子所置换。 3. 造浆率 配得表观粘度为15mPa·s的泥浆是每吨粘土所造浆的立方数。 4. 取代度 高分子纤维素链节中三个羟基被钠羧甲基取代的程度。 5. 剪切稀释作用 泥浆的表观粘度随剪切速率的增加而降低的现象。 6. 触变性 泥浆静止时粘土颗粒之间互相吸附而形成结构，当外加一定切力使泥浆流动时，结构拆散，流动性增加，此种特性称为泥浆触变性。 7. 失水造壁性 在井中液体压力差的作用下，泥浆中的自由水通过井壁孔隙或裂隙向地层中渗透，称为泥浆的失水。失水的同时，泥浆中的固相颗粒附着在井壁上形成泥皮（泥饼），称为失水造壁性。 8. 充气钻井液 气体分散在钻井液中形成的稳定分散体系称做充气钻井液。 9. 聚结稳定性 泥浆中的固相颗粒是否容易自动聚结变大，降低其分散度的特性。 10. 塑性粘度 反映流体在层流下达到动平衡时，固相颗粒之间、固相颗粒与液相之间以及液相内部内摩擦力的大小。 11. 压差卡钻 压差卡钻是指钻具在井中静止时，在钻井液与地层孔隙压力之间的压差作用下，紧压在井壁泥饼上而导致的卡钻。 12. 油气层损害 在钻井、完井、井下作业及油气田开采全过程中，造成油气层渗透率下降的现象称为油气层损害。 13. 循环阻力损失 钻井液在循环流动过程中，流经地面管路、钻杆、孔底钻具、钻头和环状间隙时，形
岩土钻掘工程 题型：填空1’×16，判断1’×10，名词解释3’×5，简答6’×4，论述10’×1&12’×1，计算10’×1 第一章岩土的物理力学性质及其破碎机理 1. 岩石按粘结状态的分类：坚固岩石、粘结性岩石、松散性岩石、流动性岩石 2. 影响岩石强度的因素（自然和工艺因素）： （1）一般情况下，造岩矿物强度越高，岩石的强度也越高。 （2）岩石的孔隙度减小，密度增大，强度则升高。因此，一般岩石的强度随埋深的增大而增大。 （3）岩石的强度具有明显的各向异性。垂直于层理方向的抗压强度最大，平行于层理的抗压强度最小，在与层理斜交方向上的抗压强度介于两者之间。 （4）岩石的受载方式导致岩石的强度值差异很大：岩石的抗压强度最大，抗剪强度约为抗压强度的10%。 因此，钻掘过程中，破岩工具应主要以剪切的方式来破碎岩石。 （5）多向应力状态下的岩石强度比简单应力状态下的强度高出许多倍。 （6）加载速度的影响： ①加载速度增加，岩石的强度提高； ②加载速度对塑性岩石强度的影响大，对脆性岩石强度的影响小。 影响岩石硬度的因素（自然和工艺因素） （1）岩石中坚硬矿物愈多、胶结物的硬度越大、岩石的颗粒越细、结构越致密，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。层理对岩石硬度的影响与对岩石强度的影响相反。垂直于层理方向，硬度值最小；平行于层理方向，硬度最大；两者之间可相差1.05～1.8倍。 （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。 3. 岩石硬度的测定： 静压入法：以1～5mm2的压头压入岩样表面，岩石破碎时的载荷Pmax 除以接触面积S，则为岩石的硬度值Hy（通常称为压入硬度）。 冲击回弹法：利用重物落在岩石表面后回弹高度或回弹角度或回弹次数来确定岩石的硬度。 4.岩石可钻性的概念:岩石可钻性是表示钻进过程中岩石破碎的难易程度。 5.根据刃具与岩石作用的方式和碎岩机理，可把碎岩刃具分：切削-剪切型、冲击型、冲击-剪切型三类。 第二章钻探设备与钻头 1. （填空）钻探设备的组成：提升系统、循环系统、旋转钻进、动力系统、传动系统、控制系统、钻机底座、辅助系统 2. 钻头的种类（按类型）:刮刀钻头、牙轮钻头、硬质合金钻头、金刚石钻头、特殊用途钻头 3. 钻头的使用围：（1）刮刀钻头，用于软、塑性岩石，扭矩大、对钻具不利，无活动件。 （2）牙轮钻头，应用广泛，用于软—硬地层，扭矩小，牙轮转动。 （3）金刚石钻头，用于坚硬、高研磨性地层，无活动件。 （4）PDC钻头，用于软到中硬的均质地层，无活动件，钻压小，钻速快。 （5）取芯钻头，从地下井取出岩石，进行分析。 刮刀钻头从在极软和软地层使用发展到极软、软和中硬地层使用；
岩土钻掘工程重点 第一章 1、岩石力学性质中最为关键的指标：抗压强度 2、岩体在外力作用下的变形起控制作用的因素：结构面、胶结物 3、决定岩石透水性好坏的主要因素：孔隙度 4、岩石可钻性： 钻进过程中岩石抵抗破碎的强度。表示岩石破碎的难易性。岩石可钻性既取决于其自然因素，又与采用的工艺技术因素有关。 5、岩体和岩石（结构区别） 固结程度较低的粘土岩、泥灰岩、凝灰岩则与土性质接近，作为岩石与土的过渡类型。（1）岩石矿物颗粒间具有牢固的连接（结晶连接、胶结连接）土的颗粒间的连接（水胶连接、水连接） （2）岩石比土具有强度高、不易变形及整体性和抗水性好的优点；但缺陷有断层、节理等构造面。 （3）岩体具有较高的地应力；土体则以自重应力为主 第二章 1、钻探方法分类：硬质合金钻进、钢粒钻进、金刚石钻进、冲击回转钻进 2、钻机类别：油压给进立轴式钻机、转盘式钻机、全液压式钻机 3、钻井用泵的功用 （1）输送冲洗液：携带岩粉，冷却钻头； （2）特种工作：堵漏、封孔、向孔内灌注水泥浆； （3）输送具有能量的液体，如水力冲击钻； （4）借助水泵上的仪表装置，了解孔内变化情况； （5）给钻机场供水。 4、冲击回转钻进在钻头切削距具上受何种力的作用？ 冲击回转钻进在钻头切削具上同时受到3种力的作用，即回转力、轴向静压力和冲击力。 5、硬质合金钻进不同岩层时转速对机械钻速的影响。 对于不同岩层，都有一个最优极值转速值,在未达 到这个极限之前，钻速随着转速增大而增大，超过 之后，增加转速，钻速下降。 6、钢粒钻进中钢粒与钻头唇面受力类型 钢粒：钢粒自重、钻头压力、回转的离心力及冲洗液流的冲刷力等作用 唇面：唇面受钢粒摩擦和重复弹性变形
《岩土钻掘工程学》课程试题库1 一. 判断题（请选择正确的观点或方案） 1.减压钻进时，钻杆柱的受力状态： A.上部钻杆柱受拉，下部钻杆柱受压； B.上部钻杆柱受压，下部钻杆柱受拉； C.全部钻杆柱受压； D.全部钻杆柱受拉。 2.轴向力等于零处称为钻杆柱的中和点。钻杆柱中和点处的应力状态是： A.纯扭； B.压扭； C.拉扭。 3. 钻杆柱各个截面受扭矩作用都产生剪应力。其中扭矩最大处在： A.孔口处； B.在孔底处。 4.用硬质合金钻头回转钻进中硬及中硬以下岩石时， A.应以高转速为主； B.应以高钻压为主。 5.硬质合金切削具在孔底磨损的实际状况：
6.钻进过程中切削具处于表面破碎状态的条件是： A.σ ＞σ0 ，其中σ—切削具上作用的比压，σ0—岩石的压入硬度； B.σ ＜σ0 ，其中σ—切削具上作用的比压，σ0—岩石的压入硬度。 7.取心式硬质合金钻头的切削具底出刃设计成阶梯式，其主要目的是： A.增加自由面——体积破碎； B.利于排除岩粉； C.增大比压。 8.金刚石钻进时，孔底碎岩效果主要取决于钻头自磨出刃(自锐)状态的是： A.表镶金刚石钻头； B.孕镶金刚石钻头。 9.用孕镶金刚石钻头回转钻进坚硬致密岩层时， A.应选用硬胎体； B.应选用软胎体。 10.金刚石钻头的水路设计原则是： A.孕镶金刚石钻头加工小水口、多水口； B.表镶金刚石钻头加工小水口、多水口。 11.在钻压基本不变的条件下，那种钻头将表现出机械钻速逐渐下降： A.针状硬质合金自磨式钻头； B.磨锐式硬质合金钻头； C.表镶金刚石钻头； D.孕镶金刚石钻头。 12. 13.为保证好的钻进效果，钢粒钻头的唇面硬度应：
岩土钻掘工程学总复习题 （1）、名词解释： 1、磨锐式硬质合金钻头 2、自磨式硬质合金钻头 3、钻进规程 4、优质钻进规程 5、强力钻进规程 6、孕镶金刚石钻头的100%浓度 7、阀式正作用液动冲击器8、阀式反作用液动冲击器9、最优冲击间隔 10、钻孔轨迹11、顶角12、方位角 13、岩石的各向异性14、钻孔遇层角15、测斜 16、均角全距法17、钻孔弯曲18、冲击钻的悬距 19、圆孔了滤水管的孔隙率20、沉没比21、岩石的研磨性 22、回次钻速23、岩石的塑性24、硬质合金钻头的前角 25、金刚石浓度26、切削－剪切型碎岩27、阀式正作用液动冲击器 28、凿碎－剪切型碎岩29、钻孔测量环测定向法30、初级定向孔 31、钻孔空间弯曲32、岩矿心采取率33、机械钻速 34、技术钻速35、经济钻速36、循环钻速 37、切削－剪切型碎岩38、凿碎型碎岩39、凿碎－剪切型碎岩 40、钻孔测量环测定向法41、初级定向孔42．钻孔空间弯曲 43．岩矿心采取率44、岩石的硬度45、钻孔的方位角 46、均角全距法47、受控定向钻孔48、最优冲击间距 49、岩石破碎的三种方式50、金刚石浓度51、硬质合金钻头镶焊角 52、岩石的研磨性53、金刚石体积浓度54、钻孔的顶角 55、止水56、圆孔过滤器的孔隙率57、岩石的强度 58、钻孔遇层角59、单动双管钻具 （2）、填空题 1、金刚石单动双管所用取芯方法是()，喷射式反循环钻具所用卡取岩心的方法是()。投卡料、卡簧卡取、爪簧取芯、干钻取芯、沉淀取芯、静压入取芯。 2、硬质合金钻头钻进4~5级以下岩石时以()为主、钻进6级以上岩石时应以()为主。 大压力、高转速、大泵量。 3、钢粒钻头的硬度应()小于钢粒的硬度，用一次投砂法钻进时，水量应()。 大于、小于、等于、保持均匀、逐渐增大、逐渐减小。 4、随着合金中钴含量的增加，硬度()，而抗弯强度()。
《岩土钻掘工程学》课程教学大纲 （2013年修订，58学时） 该课程是一门实践性非常强的主干专业本课程。因此，该课程教学分三大部分：课堂（理论）教学46学时、伴随课堂教学的实验教学12学时、实训教学（课堂教学前的教学实习3周、课堂教学后的生产实习7周，课外执行）。本大纲主要针对课堂教学和实验教学部分。 一、课程的性质与任务 1、性质：专业课 2、目的和任务：本课程主要讲述钻探过程中的的基本工艺原理、各主要钻进方法的工艺技术及保证钻探质量的各种工艺原理及方法。通过本课程教学，使学生全面掌握钻探过程中的基本工艺原理，基本掌握各种工艺方法。通过实践教学环节使学生掌握一个机台的基本组成情况（人员及技术力量、设备、钻具、仪器、材料等）。从生产技能上讲应具有能组织一个机台生产的能力，具有一个熟练班长的基本技能。从技术水平上讲，应对一个矿区的钻探生产起到一个工程师的作用，应能根据地质、岩层等情况和地质要求进行整个矿区的钻探工艺设计和钻探施工管理，保证钻探六大质量指标全面完成。 二、课程的基本内容： 第一章绪论 第1节岩土钻掘工程的发展和应用 第2节钻进的基本过程 第3节钻进方法分类 第二章岩土的物理力学性质及其破碎机理 第1节岩石的物理力学性质概述 第2节外载作用下岩石的应力状态 第3节岩石在外载作用下的破碎机理 第4节岩石的可钻性指标及坚固性系数 第三章钻掘设备及管具 第1节钻机 第2节钻塔 第3节泵及钻井液处理装置 第4节空气压缩机 第5节钻杆及套管 第四章回转钻进钻头与工艺 第1节钻进效果指标及钻进规程参数间的关系 第2节硬质合金钻进碎岩过程及钻进工艺 第3节金刚石钻进碎岩过程及钻进工艺 第4节牙轮钻进碎岩过程及钻进工艺 第5节钢粒钻进碎岩过程及钻进工艺 第6节全面钻头及其钻进工艺 第五章冲击、振动载荷作用下的钻进技术
1.钻具的组成：钻头、岩芯管、取粉管、钻杆柱、接头、钻铤、主动钻杆、水笼头 2.钻杆柱的功用：传递动力（钻压、转矩）、通道（冲洗液、矿岩心、卡料或仪器等） 3.钻探设备组成：钻探设备包括钻机、泥浆泵、钻塔和动力机等。 4.冲击器：阀式正作用液动冲击器、阀式反作用液动冲击器、阀式双作用液动冲击器 5.影响冲击回转钻进效率因素:钻压、转速、冲击功、冲击频率 6.工程质量指标：岩矿芯的采取与整理、钻孔弯曲度、校正孔深、简易水文观测、原始报表、封孔 7.顶角测量原理：液面水平原理、重锤原理 8.方位角测量原理：地磁场原理、地面定向原理 9.冲洗液的作用：冷却钻头、润滑钻具、携带岩屑、保护孔壁 10.冲洗液的类型：清水、泥浆、空气、泡沫、乳状液等 11.泥浆的主要性能：失水能、造壁能、触变性、静切力、粘度、含砂量、胶体率、PH值 12.桩的类型：钻孔灌注桩、管桩、旋喷桩、地连墙、预制桩等 13.按桩的承载性质分类：摩擦桩、端承桩 14钻孔灌注桩成桩工艺：下导管、清孔、下钢筋笼、灌注砼 15.临时止水：桐油石灰止水、橡胶制品止水 16.永久止水：粘土止水、水泥止水 17.水文水井成井工艺：破壁-换浆-探井、下管、填砾、止水、洗井、抽水试验 18.油、气井钻井特点:井眼直径大；钻井深；井底温度高；设备配套复杂 19.固井工程包括:下套管和注水泥 1.机械钻速：单位纯钻进时间内所钻钻孔的进尺量。 2.钻孔结构：指构成钻孔剖面的技术要素 3.岩石可钻性：指岩石被碎岩工具钻碎的难易程度。 4.顶角：钻孔轴线的切线与铅垂线的夹角。 5.方位角：钻孔轴线的水平投影与正北方向之间的夹角（顺时针）。 6.失水能：表示泥浆失水多少的性能称为失水能。 7.造壁能：在泥浆失水的同时，泥浆中的一些较大的黏土颗粒附着在孔壁岩石上，形成一层泥皮，泥浆的这种能力称为造壁能。 8.硬合金钻进：采用具有相当硬度的硬质合金做碎岩切削具的一种钻进方法。 1.钻探工作的内容： 设计阶段：确定钻孔结构；选择设备、工具、管材；制定工艺措施；预算台效；制定安全措施；人员组织与管理。施工阶段：施工准备（修路、机场平整、安装水电等设备）开孔→正常钻进→终孔 结束阶段：封孔；拆迁；资料统计、对比、总结 2.硬合金钻进井底碎岩过程：钻进塑性、脆性岩石特点 ①钻进塑性岩石的特点：（1）钻进平稳，无明显的跳跃性（2）切削槽宽与切削具宽度相等（3）能够形成连续的岩屑 ②钻进脆性岩石的特点：（1）跃进式破碎（2）切槽的宽深大于切削具的宽与高（3）破碎岩屑不连 3.硬合金钻进钻进规程参数的合理配合： ①松软岩石：中压、快速、大泵量优质泥浆，肋骨钻头。 ②中硬岩石：大压、中速、中泵量掏槽钻头，可用清水； ③硬岩：大压、低速、中泵量自磨式钻头，密集式钻头。 ③裂隙性岩石：低压、中速、中泵量掏槽钻头，八角柱状钻头 4.金刚石钻进 （1）碎岩机理：表镶钻头金刚石刃的碎岩作用（压裂压碎作用（崩离）、切削作用（犁入）、拉断作用） （2）钻头的选择和应用：①表镶钻头：中粒、粗粒用于坚硬完整岩层。②孕镶钻头：细粒、粉粒用于坚硬或破碎岩层。③复合片钻头：厚为0.5mm聚晶金刚石层用于中硬岩 （3）使用要求：①分组排队使用，先用外径大的，内径小的；②注意钻具组配，钻杆直径尽量与钻头直径接近 ；③合理控制时效，一般为3m/h （4）钻进规程参数确定：（三个指标）①钻进速度：钻压↑，钻速↑，金刚石耗量↑②钻头的总进尺 ③单位进尺金刚石的消耗量
实验一钻探设备、钻具、钻头观测及实钻实验实验日期姓名班级学号实验成绩 一、实验目的： 1、通过观测几种类型的钻机、钻塔和泥浆泵，了解各自的结构、性能及在地质勘探中的应用。 2、对比各种钻机的结构特点，了解各种钻机的优点以及不足，对于钻机的应用条件有一定的了解。 3、重点观察不同型号的三类取芯钻头，并进行彼此间的比较来加深理解，顺便了解不取芯钻头。 4、了解取芯钻具的种类以及各种不同的取芯方式和原理，重点了解绳索取芯和卡簧取芯，干烧了解即可。 5、了解集中钻头的结构要素及其适应的地层。 6、了解各种钻探事故的处理方法、原理以及常用工具。 7、观实钻实验了解整套钻具的连接以及钻杆的连接和取卸。 二、实验器材： 1、不同型号的金刚石钻头（表镶、孕镶）；不同型号的硬质合金钻头（磨锐式、自磨式）；钢粒钻头； 2、取芯管（单层管、双层管）若干套； 3、钻铤、水龙头、异径接头、钻杆等钻具以及扳手、管钳、链钳、矢锥等附属工具； 4、井下液压钻机；连接好所有设备的SPC-300D型水文水井钻机； 5、SMK—89型单动双管取心器；SQ—75型绳索取心钻具； 6、三角板、直尺、游标卡尺的测量工具若干套； 三、主要实验内容： （一）钻探设备观察 1、钻塔的功用：辅助钻机起升、下放钻具 2、钻机结构组成：a、电机；b、升降系统：起升、下放钻具；c、液压系统：控制钻进规程参数（钻压、转速）。升降机—电机—离合器—变速箱—分动箱—立轴—（回转器）—液压油泵（钻压调节，实现加压、减压、浮动钻进等） 3、泥浆泵作用：a、向钻孔内泵送高压冲洗液；b、冷却钻头；c、携带岩粉；
d、维护孔壁稳定； e、润滑钻具。 (二)、接通电源让SPC-300D型水文水井钻机运转，进行下列工作： ◆观看钻机的离合、变速、分动 ◆观看钻机的给进、夹持和提升钻具 ◆观看钻杆的连接和拆卸 ◆观看卷扬提升、下降和制动操作 （三）、听老师讲原理 ●观察实验室的那台液压式钻机，听老师讲解其工作原理以及 各部分的操作方法和功用。 ●观察岩心管，听老师讲解卡簧取芯以及绳索取芯的原理和方 法步骤，对两种方法的优缺点进行对比。
岩土钻掘工程学复习资料 1.钻井工程全过程 一回次：配钻具→下钻→扫孔→钻进→冲孔→卡芯→起钻 由若干回次叠加 2.冲洗液循环 正循环：冲洗介质由钻杆柱中心进入孔底，由钻头水口处流出经钻杆与孔壁的环状间隙上返孔口 反循环：冲洗介质经钻杆与孔壁的环状间隙进入孔底由钻头水口处进入由钻杆柱中心上返地表。 孔底局部反循环：整个钻孔大部分仍是正循环，仅在孔底岩心管部分实现反循环，使冲洗液的流动方向与岩心的进入方向一致。 岩石性质 物理性质：粘结状态、孔隙度、密度、结构和构造。 A 粘结状态分坚固岩石、粘结性岩石、松散型岩石、流动性岩石 B.孔隙比、孔隙度 岩石的孔隙比kP ：岩石中的孔隙体积VP 与岩石中固相骨架的体积Vc 比 kP=VP/Vc 岩石的孔隙度P ：岩石中的孔隙体积VP 与岩石总体积V 的百分比 3.岩石的孔隙性削弱了岩石的强度。一般沉积岩具有高的孔隙度，随着埋深的增大，岩石的孔隙度降低。 岩石的容重γs ：是岩样重量G 与其总体积V 之比 D. 结构和构造 岩石结构说明岩石的微观组织特征。与矿物颗粒的大小、形状和表面特征有关，反映岩石的非均质性和孔隙性。 岩浆岩主要具有块状结构，其构造特征对钻掘破碎岩石没有显著影响。 沉积岩的成因广泛，故其结构也比较复杂。碎屑岩具有碎屑结构，按碎屑的大小可分为砾状结构（碎屑直径＞2mm ）、 粗粒结构（碎屑直径1~2mm ）、 中砂结构（碎屑直径0.1~1m m ）、 粉砂结构（碎屑直径0.01~0.1mm ）。。 力学性质：强度、硬度、弹性、脆性、塑性和研磨性 强度：岩石在载荷作用下抵抗破坏的能力。破坏前所能承受的最大 载荷称为极限载荷，单位面积上的极限载荷称为极限强度 硬度：岩石的硬度反映岩石抵抗外部更硬物体压入（侵入）其表面的能力。 弹性（塑性）：当除去外力时岩石能（不能）恢复原状的特性 研磨性：岩石磨损工具的能力。 11.岩石的破碎方式 切削一剪切型、冲击型、冲击一剪切型三类 %1001%100%100?+=+?=?=P P P c P P k k V V V V V P V G s =γ
《岩土钻掘工程学》课程试题库1 .判断题（请选择正确的观点或方案） 1. 减压钻进时，钻杆柱的受力状态： A. 上部钻杆柱受拉，下部钻杆柱受压； B. 上部钻杆柱受压，下部钻杆柱受拉； C. 全部钻杆柱受压； D. 全部钻杆柱受拉。 2. 轴向力等于零处称为钻杆柱的中和点。钻杆柱中和点处的应力状态是: A. 纯扭； B. 压扭； C. 拉扭。 3. 钻杆柱各个截面受扭矩作用都产生剪应力。其中扭矩最大处在: A. 孔口处； B. 在孔底处。 4. 用硬质合金钻头回转钻进中硬及中硬以下岩石时， A. 应以高转速为主； B. 应以高钻压为主。 5. 硬质合金切削具在孔底磨损的实际状况： Py A P Y R
6. 钻进过程中切削具处于表面破碎状态的条件是:
A. c> （0 ,其中（—切削具上作用的比压，血一岩石的压入硬度； B. 0 V 0，其中（—切削具上作用的比压，0—岩石的压入硬度。 7. 取心式硬质合金钻头的切削具底出刃设计成阶梯式，其主要目的是： A. 增加自由面——体积破碎； B. 利于排除岩粉； C. 增大比压。 8. 金刚石钻进时，孔底碎岩效果主要取决于钻头自磨出刃（自锐）状态的是: A. 表镶金刚石钻头； B. 孕镶金刚石钻头。 9. 用孕镶金刚石钻头回转钻进坚硬致密岩层时， A. 应选用硬胎体； B. 应选用软胎体。 10. 金刚石钻头的水路设计原则是： A. 孕镶金刚石钻头加工小水口、多水口； B. 表镶金刚石钻头加工小水口、多水口。 11. 在钻压基本不变的条件下，那种钻头将表现出机械钻速逐渐下降： A. 针状硬质合金自磨式钻头； B. 磨锐式硬质合金钻头； C. 表镶金刚石钻头； D. 孕镶金刚石钻头。 12?如图有三种钢粒钻头水口形状方案，请指出正确的方案。 13. 为保证好的钻进效果，钢粒钻头的唇面硬度应: A. 大于钢粒的硬度； B. 等于钢粒的硬度；
《岩土钻掘工程学》课程试题库1参考答案试题库2（钻井液） 一. 判断题（请选择正确的观点或方案） 1.减压钻进时，钻杆柱的受力状态： A.上部钻杆柱受拉，下部钻杆柱受压； B.上部钻杆柱受压，下部钻杆柱受拉； C.全部钻杆柱受压； D.全部钻杆柱受拉。 2.轴向力等于零处称为钻杆柱的中和点。钻杆柱中和点处的应力状态是： A.纯扭； B.压扭； C.拉扭。 3.钻杆柱各个截面受扭矩作用都产生剪应力。其中扭矩最大处在： A.孔口处； B.在孔底处。 4.用硬质合金钻头回转钻进中硬及中硬以下岩石时， A.应以高转速为主； B.应以高钻压为主。 5.硬质合金切削具在孔底磨损的实际状况： 6. 7.钻进过程中切削具处于表面破碎状态的条件是：
A.σ ＞σ0 ，其中σ—切削具上作用的比压，σ0—岩石的压入硬度； B.σ ＜σ0 ，其中σ—切削具上作用的比压，σ0—岩石的压入硬度。 7.取心式硬质合金钻头的切削具底出刃设计成阶梯式，其主要目的是： A.增加自由面——体积破碎； B.利于排除岩粉； C.增大比压。 8.金刚石钻进时，孔底碎岩效果主要取决于钻头自磨出刃(自锐)状态的是： A.表镶金刚石钻头； B.孕镶金刚石钻头。 9.用孕镶金刚石钻头回转钻进坚硬致密岩层时， A.应选用硬胎体； B.应选用软胎体。 10.金刚石钻头的水路设计原则是： A.孕镶金刚石钻头加工小水口、多水口； B.表镶金刚石钻头加工小水口、多水口。 11.在钻压基本不变的条件下，那种钻头将表现出机械钻速逐渐下降： A.针状硬质合金自磨式钻头； B.磨锐式硬质合金钻头； C.表镶金刚石钻头； D.孕镶金刚石钻头。 12. 13.为保证好的钻进效果，钢粒钻头的唇面硬度应： A.大于钢粒的硬度； B.等于钢粒的硬度； C.小于钢粒的硬度。 14.牙轮钻头的孔底碎岩过程中，牙轮的自转是： A.ωb；