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1、岩土钻掘工程学总复习题答案（一）钻进方法与钻探质量一、名词解释：1、磨锐式硬质合金钻头：指具有刃尖角的硬质合金切削具在钻进过程中被岩层 不断磨钝,接触面增加,再次使用时需要重新修磨变锐,这类钻头称为磨锐式钻头。 适用软至中硬地层的硬合金钻头。坚硬且研磨性岩层时,切削具很快被磨钝,钻速 迅速下降,甚至不能进尺,因此不能使用这种形式的钻头。2、自磨式硬质合金钻头： 是指硬质合金切削具在钻进过程中虽经磨损 ,而接触 面保持不变的钻头。（机械钻速基本平稳）适用于硬且研磨性强的岩层（大钻压， 高钻速，小泵量）3、钻进规程 ：为提高钻进效率、降低成本、保证质量所采取的技术措施，通 常指可由操作者人为改变的
2、参数组合。分类：最优规程、合理规程、专用规程。4、优质钻进规程 （最优规程）当地质技术条件和钻进方法已确定时，在保证钻 孔质量指标（钻孔方向、岩矿心采取率等）的前提下，为获取最高钻速或最低每 米钻进成本而选择的钻进参数搭配叫做最优规程。5、强力钻进规程 （合理钻进规程）在给定的技术装备条件下，当钻进规程参 数的选择受到某种制约时（例如设备功率不足，钻机的转速达不到要求，钻具强 度不够，冲洗液泵量不足等），在保证钻孔质量指标的同时争取最大钻速的钻进 参数组合叫做合理规程 。专用规程：为完成特种取心，矫正孔斜，进行定向钻进等任务所采用的参 数搭配称之。表镶金刚石钻头： 将较大颗粒金刚石以一定的排列
3、形式单层固嵌 在钻头 工作表面上的钻头。孕镶金刚石钻头：较小颗粒金刚石埋藏于胎体中能实现“自锐”（自磨出 刃）的钻头。6 、孕镶金刚石钻头的 100%浓度 ：当金刚石的体积占胎体工作层体积的 1/4 时， 其浓度即为 100%浓度。7、阀式正作用液动冲击器：它以液体压力推动冲锤下行进行冲击，而以弹簧力 作用恢复其原位，故称之为正作用液动冲击器。工作原理：冲锤活塞5 在锤簧 6 的作用下处于上位，其中心孔被活阀4盖住，液 流瞬间被阻，液压急剧增高而产生水锤（也称水击）效应。在液压作用下，冲锤 活塞和活阀一同下行，压缩阀簧 3 和锤簧；当活阀下行到一定位置时，活阀被阀 座 9 限制，活阀停止运行并
4、与冲锤活塞脱开，液流经冲锤活塞中心孔而流向孔底， 液压下降，活阀在阀簧作用下返回原位；冲锤活塞在动能作用下利用惯性继续运 行，冲击铁砧 7，冲击能量经铁砧-岩心管接头-岩心管等传至钻头，冲击之后， 冲锤活塞在锤簧力作用下弹回；再次与活阀接触，完成一个冲击周期。这种冲击器结构简单，技术成熟，冲锤活塞向下作功时，可利用高压室中巨 大的水锤能量；但回动弹簧的反作用力将抵消相当大的冲击力。易损件事弹簧。 （P112） 8、阀式反作用液动冲击器：它是利用高压液流的压力推动冲锤活塞上行，并压 缩工作弹簧储存能量，经弹簧释能而作功。 工作原理：高压液流进入冲击器对冲锤活塞 3 产生作用，当冲锤活塞上下端压力
5、 差超过工作弹簧 1 的压缩力和冲锤活塞本身的质量时，迫使冲锤活塞上行，并压 缩工作弹簧储存能量；与此同时，铁砧4 的水路被逐步打开，高压液流开始流向 孔底，液压下降，冲锤活塞利用惯性继续上行，当上行到上死点时，由于冲锤活 塞自身质量和工作弹簧释放储存能量，便驱动冲锤活塞急速向下运动而冲击铁 砧；产生冲击作用的同时，由于冲锤活塞与铁砧相接触而又封闭了液流通向孔底 的通路，液压开始上升，当上升到一定值，再次作用于冲锤活塞，使其上行，开 始第二个工作周期。这种冲击器由于被压缩弹簧释放出的能量与冲锤活塞自重同时作用，故可获 得较大的单次冲击功，冲击器内部压力损失小，能量利用率高。但弹簧寿命低。 阀式
6、双作用冲击器：它的冲锤活塞正冲程和反冲程均由液体压力推动。工作原理：当钻具到达孔底时，由于钻具自重作用，使活接头f被压紧到外套上 的g处，这时冲击器内压力工作腔d处的液流，分别作用在活阀2和塔形冲锤活 塞6上，由于活阀上下两端的压差，迫使活阀上移到最上位置；由于冲锤活塞上、 下两端面积不同而产生的压力差，迫使其也向上移动；当冲锤活塞上行到与活阀 接合时，通道d1被关闭，冲锤活塞与活阀便一起急速下行，当下行h时，活阀 被支撑座4限止，冲锤活塞与活阀分离，借助惯性作用继续下行，下行到s时， 冲击砧子9；由于冲锤活塞中心通道被打开，液流又恢复循环，在液流压力作用 下，活阀急剧上升，冲锤活塞也急剧上行
7、，如此运行，周而复始进行。这种冲击器采用差动运动方式，故必须有既滑动又隔压的密封件，为使冲击 器内部能形成一个压力差，在铁砧部位设有节流环、下阀等元件，在与冲锤 活塞中间部位和活阀上部对应的外壳处设有呼吸孔。从理论上讲，该冲击器的 液流功率恢复较高。（无弹簧），水泵的利用率高。寿命长。 无阀射流式冲击器（无阀的还有射吸冲击器）： 射流式冲击器是我国独创的一种 采用双稳射流元件作为控制机构的新型钻具， 工作原理：高压液流从射流元件1 的喷嘴喷出，假如在附壁作用下先附壁于右侧， 高压液流便由E输出，进入缸体2的上部，推动活塞3下行。此时，与活塞连接 的冲锤4便冲击砧子 5，因砧子与岩心管6 相连，
8、冲击能量便经岩心管传至钻头 7上，完成一次冲击作用。活塞冲程末了，上缸液压升高，反馈讯号回到F控制 孔，促使射流由 E 切换到 C 输出，液流经 C 进入缸体下缸，推动活塞上行，做 返回动作。回程末了，反馈讯号又回到D，将射流切换到开始位置，液流又从E 输出，进入上缸，如此往返，实现冲击作用。上、下缸的回水，则通过E、C输 出道而返到放空孔B、A，再经与放空孔连接的水路及砧子内的孔，流入岩心管。射流冲击器除活塞与冲锤外无其他运动零件，也无弹簧、配水活阀等易 损零件，因而钻具工作可靠，使用寿命长；冲锤向下冲击砧子时，没有自由 行程阶段和弹簧对冲击力的抵消作用，因而冲击器能量利用率高；射流式冲 击
9、器能适用于高压高温条件下的深井作业。在两次冲击之间，切削刃回转一个角度，这个角度称之为冲击间隔。9、最优冲击间隔 ：使两次冲击间的岩脊能被全部剪崩或切削掉的最大间隔， 一个回次：从往孔内下放钻具到钻进到从孔内提起钻具称之为生产循环中的一个回次。10、钻孔轨迹：钻进过程中的位移和方向的综合，可通过测定孔深，方位角，顶 角得到。孔斜三要素：孔深，方位角，顶角。11、顶角：测点处钻孔轴线切线与铅垂线的夹角。（见书P185）12、方位角：测点处钻孔轴线切线在水平面的投影线与正北方向的夹角。13、岩石的各向异性：指天然岩体的物理力学性质随空间方位不同而异的特性， 具体表现在它的强度及变形特性等各方面。1
10、4、钻孔遇层角：钻孔轴线与岩层走向线之间所夹的锐角。（遇层角小于15至20 度时顺层溜，大于 30 度时顶层进。）15、测斜：运用测斜仪器测定孔斜三要素的的过程。16、均角全距法：假定相邻测点间的孔段为直线, 计算钻孔轴线在地下空间的三 维坐标，因此计算出的钻孔轨迹为一空间折线。17、钻孔弯曲：由于自然地质因素及钻探技术和工艺因素造成的实际钻孔轨迹偏 离设计轨迹的现象。18、冲击钻的悬距：压轮上升到最高点，待钢丝绳静止后，钻头距孔底的距离。 冲击高度：钻头在冲击运动时提离孔底的高度。19、圆孔肋滤水管的孔隙率：使得滤水管的孔隙率达到地下水渗入滤水管的 速度很慢的能避免沙子在较大压力下进入滤水管
11、的孔隙率。20、沉没比：是风包沉入水中深度与风包到水龙头排出口的距离之比21、岩石的研磨性：指在岩石与钻头接触的表面上，岩石和岩屑对钻头的磨损作 用。（岩石磨损工具的能力）22、回次钻速：回次进尺数与回次时间加起下钻具等辅助作业时间的商。 机械钻速：钻进进尺与纯钻进时间之商。（技术钻速分母还包括固孔，测孔斜等 生产性时间；经济钻速，分母还包括钻机安装，大修等非生产性时间；循环钻速 分母还包括钻进准备和收尾时间。一级一级的加时间。）23、岩石的塑性：岩石破碎前呈现永久变形的性质叫岩石的塑性。24、硬质合金钻头的前角（同镶焊角）：切屑具的轴线与碎岩处垂线之间所夹的 角（分正负前角，对应正斜镶，负斜
12、镶，前角为零为直镶。）25、金刚石浓度：是指金刚石在工作层胎体中分布的密度。26、切削剪切型碎岩：28、凿碎剪切型碎岩：29、钻孔测量环测定向法 ：由孔口定向，利用专用测具下入孔内，测出测点的 顶角和终点角，通过换算求出测点的方位角。30、初级定向孔：利用地层自然偏斜规律而到达靶点的钻孔。32、岩矿心采取率：即实际自孔内取上的岩矿心长度与实际钻进进尺之比值。38、凿碎型碎岩44、岩石的硬度：岩石抵抗外部更硬物体压入其表面的能力。47、受控定向钻孔：先规定钻孔预定要达到目的层的中靶点和靶区，然后选择定 向钻孔孔身剖面型式的一类钻孔。48、最优冲击间距:49、岩石破碎的三种方式 ：表层破碎、疲劳破
13、碎、体积破碎53、金刚石体积浓度：表示结块中金刚石所占体积的多少。55、止水：为了隔离钻孔所贯穿的各透水层或漏失带,防止含水层相互沟通,导致 水文地质条件发生变化和引起水质污染、潜水位升降、耕地盐碱化等而采取的技 术措施。分为临时性止水、永久性止水和分层止水等57、岩石的强度：固体物质在外载作用下抵抗破坏的能力。59、单动双管钻具：钻进过程中外管转动内管不转动的双管钻具。 双动双管钻具：内外两层岩心管同时回转的钻具。单层岩心管钻具：只含有一层岩心管的钻具。一般还应加分水投球接头和活 动分水帽。岩石的可钻性：岩石被碎岩工具钻碎的难易程度。 泥浆：是指钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循
14、环流体的总 称。它通过泥浆泵来维持运转。岩石的塑性指数：加载至岩石破碎前的总能量消耗与弹性变形能量之 比。钢粒钻进的适用范围：大口径硬岩钻进。金刚石钻进的适用范围很广， 对岩石可钻性112级的软至极硬的均质和裂隙破碎岩层，卵、砾石层以及 钢筋混凝土等均能钻进。岩石的坚固性系数：把岩石单轴抗压强度的1 / 1 0 作为岩石的坚固系数: f= oc/10,岩石抵抗破碎的相对值。它表示某种岩石比致密的粘土的抗压强度高 多少倍.塑性系数：岩石破碎前耗费的总功与岩石破碎前的弹性破碎功之比。（1）K=1弹一脆性岩石；K=16弹一塑性岩石 ；K6高塑性岩石破岩比功: 岩石破碎比功表征破碎单位体积岩石的功耗量
15、.最佳回次钻程时间：使得某回次的回次钻速达到最大值时所对应的时间。二、填空题1、金刚石单动双管所用取芯方法是（ 卡簧卡取法 ）,喷射式反循环钻具所用卡 取岩心的方法是（ 沉淀卡取 ）。卡料卡取:（硬质合金和钢粒对中硬及以上,像孔底投卡料卡紧扭断岩心, 注意卡料和岩心管间隙适应）、卡簧卡取:（也称提断器,装于钻头体内锥面,回次终了上提即可断岩心, 分内槽式,外槽式,切槽式,中硬及以上金刚石钻进和针状硬质合金中硬及 以上）、干钻卡取:（在终了时停止供水,干钻小段进尺,利用未排岩粉挤塞岩心, 回钻扭断岩心,用于硬质合金卡簧,卡料卡不住的松散,塑性岩矿层）,沉淀卡取:（停止冲洗液循环,利用悬浮岩粉沉淀
16、挤塞卡牢岩心,适用反 循环和在松软,脆,碎的地层,沉淀 10-20 分钟）,楔断器卡取:（提钻具,下楔断器利用吊锤冲击楔子将岩心楔断,再下夹 具提岩心,适用于大直径岩石完整坚硬的岩矿心）综合卡取。2、硬质合金钻头钻进45级以下岩石时以（ 高钻速）为主、钻进6级以上岩石时 应以（ 大压力）为主。大压力 、高转速 、大泵量。 在钻进塑性松软岩层时,最好采用高转速、小钻压、大泵量； 在钻进 45 级中等硬度的岩层时,可采用较高转速、中等钻压、较前 稍小的泵量；钻进研磨性大而坚硬的岩层,须采用大钻压、低转速、中等泵量或大泵 量（避免烧钻）。坚硬岩石选小泵量，强研磨性选较大泵量，防烧钻。总之，钻进45级以上岩层时以采用较高转速为主；钻进6级以
