对回转破碎比功岩石可钻性分级的初步研究

用破碎单位体积岩石所需能量——比功来衡量岩石抵抗钻进的能力,一直是一些岩石可钻性研究者所追求的。由于用单位体积破碎功确定岩石可钻性存在“输入功率用于其它方面和用于切削岩层或总体积破碎功的比值对每种岩石来说都是不同的,并很难测量”,而且钻进过程中输入能量的70~90%都转变为热能被冲洗液带走,而不同钻进方法、不同钻头形式、不同钻进参数下变为热能所消耗的能量是不同的。这些问题至今均未能得到解决,因此用比功进行回转钻进的可钻性分级未能实现。为了寻找更全面地反映岩石抵抗破碎能力的参量,使岩石可钻性分级更准确,我们     

基于破碎单位体积岩石能耗量设计坚硬研磨性岩石用钻头方法的研究

深孔钻进时常常遇到坚硬岩石和研磨性岩石,在这种岩石中钻进时钻探技术指标不甚理想。建议以破碎单位体积岩石能耗低的标准来设计和研制孕镶金刚石钻头。按此标准设计的胎体扇形块上带有凸出和低洼切削齿的梳状金刚石钻头,在实验台上进行的试验,试验结果表明,与常规平底胎体金刚石钻头比较,破碎单位体积岩石能耗量降低了,机械钻速提高了,胎体单位进尺磨损量降低了。建议对这种新型钻头给以充分注意并进行进一步研究。     

切削具的线性尺寸、线速度、轴载的稳定性对岩屑粒度和破岩效率的影响

目前在钻探工程中,硬质合金和金刚石钻进所占的工作量比例最大,本文拟就这二种钻进方法中,切削刃的尺寸,切削线速度,轴载的稳定性,对岩石破碎的影响加以讨论.岩石破碎效率与单位比能消耗,有着密切的关系而岩石破碎时岩屑的粒度,在一定程度上反映了单位比能的消耗和破碎效果的好坏.为了达到高的破岩效率低的单位比能消耗,必须综合地考虑切削具的线性尺寸,切削线速度和轴载的稳定性.     

钻机功率消耗的试验研究

长期以来，钻机功率消耗问题一直没有引起人们的重视。苏联学者在五十年代中期就开始研究功率消耗问题，认为在生产条件下，可以根据功率消耗的特性来确定钻进过程是在何种规程下进行的，并由此来估计和选择最优的钻进参数。在苏联已用功率消耗的特性来判断岩石破碎变化的程度，以及钻头在孔底的工作状态；此外，功率消耗值又是正确设计或选用钻机的重要依据。     

确定岩石可钻性的实验室仪器

苏联格鲁吉亚科学院矿业研究所为了在实验室内对岩石可钻性做出评价设计了一种实验室用钻进仪器（图1）,它与现有的实验室仪器不同之处是（5—9）,可直接用于矿井,矿山,露天采矿场以及地质勘探工作中,它是根据基尔比切夫—基卡固体破碎能量定律以单位体积破碎功来表示破碎岩石的阻力即钻进时岩石硬度指标。Fv＝(A/△V)。     

钻速与岩石破碎程度的关系

在钻进过程中,岩石破碎后形成的颗粒大小会影响钻进效果,过大或过小都不利于钻进。破碎物粒度愈细则破碎愈强烈,破碎功消耗愈大,因而破碎效率愈低。      

金刚石钻进岩石可钻性分级的试验研究

目前钻探工作中采用的破碎岩石的方法,主要是机械方法.金刚石钻进、硬质合金钻进和冲击回转钻进,都是采用机械方法破碎岩石.岩石的主要机械物理性质,如压入硬度、弹塑性、研磨性等,对机械破碎方式有直接的影响,而这些影响又有其共性,因此,长期以来人们就企图把岩石的物理性质与其可钻性联系起来考虑. 以机械方式破碎中硬以上岩石,发现有这样一个基本规律,即凡是硬质合金难以钻进的岩石,用金刚石或冲击回转同样难以钻进,只是绝对单位进尺率不同而已.这说明用机械方式破碎时,岩石的抗破碎阻力是有某些共性的.当然,也有其差异的一面,例如,岩石的单位进尺率即与所     

基于钻进能量理论的隧道凝灰岩地层界面识别及围岩分级方法

钻机钻进过程中钻头旋转产生的扭矩以及作用于钻头的轴推进力是破碎岩石的能量来源,当钻进条件确定时,可用破碎单位体积岩石的实际能耗来反映岩石的物理力学性质。基于此原理在青岛胶州湾海底隧道FK4+375.5的上断面进行了超前地质探孔作业,得到凝灰岩地层中的钻进参数及钻进能量随钻头位移的变化曲线,并利用能量理论对钻进过程中监测的钻机参数进行分析,研究发现：在凝灰岩中,数字钻机参数与围岩岩性响应程度较高,围岩完整、坚硬、无裂隙水时,整体钻进参数值较高;围岩裂隙发育、含水或有断层、夹泥层时,钻进速度、推进力、转速、扭矩、打击能等数据会突变,其值变小。分析所得结果与钻孔取芯、TSP超前预报等物探手段得到的结果基本一致。并采用能量法对围岩进行分析,利用钻进比能划分相应的岩体区段,判断出围岩等级。通过对能量曲线的分析发现,在凝灰岩地层中,当钻进能量小于0.95 kJ时会出现断层或较大的节理裂隙区。     

关于热熔钻进工艺的试验研究

热熔钻进工艺是一种通过熔化岩石来破碎岩石的新的钻进方法.在圣彼得堡矿业学院钻探实验室对这种新型钻进方法进行了试验研究.介绍了所用的钻进试验台、热熔钻头、所钻的岩石和钻进工艺.试验表明,钻头电热功率和钻头轴载是决定钻进效果的2个主要工艺参数.对于同一种岩石,钻进速度随钻头电热功率的增大而增大;当钻头电热功率不变时,根据所钻岩石岩性的不同,钻进速度随钻头轴载的增大而不同程度地增大,增加钻头轴载有利于提高玻璃状孔壁的质量,但不宜过大.热熔钻进工艺在无套管固井和工程施工中有很好的应用前景.     

空气潜孔锤钻进是提高钻进效率的有效途径

空气潜孔锤冲击钻进与常规回转钻进技术相比,是以动载钻头冲击破碎岩石方式取代静载切削岩石的方式;岩石的体积破碎代替了研磨剪切破碎;是目前提高钻进效率的最佳钻进技术之一。在同井同钻机钻进时,其钻效可较常规钻进提高11-18倍;在邻井相同地层、相同技术要求时,其钻效可提高13倍左右;在同一勘探区、相同技术要求时,其钻效可提高9倍左右。通过反复对比论证,认为空气潜孔锤钻进能有效提高钻进效率,较好的体现出其潜在的经济与环保价值。     

孕镶金刚石钻头的局部体积破碎研究

针对孕镶金刚石钻头在坚硬岩石中的低钻速、高能耗问题,提出以体积破碎的碎岩方式来提高钻进效率的方法。为了进一步探究孕镶金刚石钻头的体积破碎形式,首先设计了单颗金刚石压入岩石全过程的室内实验。通过分析试验数据发现,金刚石压入岩石发生首次局部体积破碎即为金刚石钻头的体积破碎类型。然后,建立了金刚石压入岩石发生首次体积破碎时钻头的钻压和钻速计算模型,并通过对比理论值和实际值,进一步验证了单颗金刚石压入岩石试验结果以及计算模型的正确性。最后,通过分析计算结果,提出了在小粒径金刚石钻头中添加大颗粒金刚石来实现部分体积破碎的方法,并推导出钻头中应添加大颗粒金刚石的制品浓度,确定了大小粒径金刚石的添加量,并对大颗粒金刚石在钻头中的分布情况以及碎岩方式进行了探讨,可为实际中钻头参数设计提供参考依据。      

组合切削具产生的预破碎区对钻进效果的影响

从组合切削具将在岩石中产生预破碎区的论点出发,通过实验定量研究了预破碎区深度与掏槽刃切入深度的关系,得出了预破碎区有利于降低岩石强度及岩石破碎能耗的结论,并用生产试验结果进行了验证。提出了孕镶金刚石钻头钻进Ⅶ～Ⅷ级硬岩时仍存在预破碎区和切削、微切削破岩方式,以及预破碎区并非越大越好的学术观点。     

岩心钻探通俗讲座

第三讲 钻进技术岩心钻探,目前均采用以回转钻进为主的机械破碎法,经过机械破碎岩石而形成钻孔。破碎岩石效率的速度取决于正确的选择破碎工具和钻进工艺,这个破碎岩层的过程,就是钻进技术所属范筹。根据岩性不同,我国广泛采用硬质合金和钻粒钻进的方法。金刚石钻进方法也开始逐步使用推广。第一节 岩石的机械物理性质     

潜孔锤反循环钻进岩屑粒度分布规律

研究岩屑粒度分布规律有利于进一步分析潜孔锤反循环钻进的碎岩机理。采用分布函数和分形方法对反循环钻进产生的岩屑粒度分布进行描述,并得到岩屑粒度分布规律。结果表明：试验用岩屑的粒度分布符合Gandin-Schuhmann分布和Rosin-Rammler分布,其中岩屑颗粒更贴近于G-S分布;岩屑粒径遵循分形规律,可以用分形方法描述反循环钻进中岩屑粒度的分布特征。从岩屑粒度分布来看,大于5 mm的颗粒占总质量的74.8%,表明潜孔锤球齿破碎岩石以体积破碎为主;块状颗粒分布在5~12 mm,说明岩石的体积破碎存在大小差异,并伴随有重复破碎。     

利用声谱分析方法对岩石破碎过程的研究——俄罗斯钻探过程研究的新方向

介绍了俄罗斯采用声谱分析方法研究岩破碎过程和钻探规程的情况和结果，讨论了岩石破碎与声波的关系，说明了钻进时如何测量声波，分析了孔底功率，碎岩声波和钻头胎体温度与钻探工况（抛光，正常钻进，烧钻）的关系。     

液动冲击回转钻进技术问答(续三)

二十三、液动冲击回转钴进是怎样破碎岩石的？答：冲击回转钻进时，钻头上的硬质合金切削具同时作用着两个力：一个是回转方向的回转力；另一个是轴向的冲击力。因此，它具有回转钻进破碎岩石和冲击钻进破碎岩石的两种特性。目前在分析冲击回转钻进岩石破碎机理问题上，存在着两种不同的观点：一种观点认为，岩石的破碎主要是由冲击载荷引起的，钻具的回转只是移动切削具的位置，以便将破碎了的岩石切剪掉；另一种观点则认为，岩石的破碎仍然是以回转作用为主的，冲击     

钻进和切削方程式

当新型装置用作孔底岩石切削设备时,单位体积能对于预计共性能和所需要的功率是有用的,但这个参数不能用来精确地测量带有机械刀具的新型装置切削岩石的性能。为此,新的术语“单位切削能”是更为有用的。这个新的术语是产生一个单位切削面积所需要的能量的量度,而单位体积能却是切削一个单位体积岩石所需的能量的量度。     

对金刚石钻探正确选择工艺参数的认识

评价金刚石钻进过程的重要指标是钻进速度和单位消耗量。平均钻速作为时间影响因素,单位磨损作为成本影响因素,这两个因素受着钻进中技术参数和各种条件的影响。这些技术参数是:钻头压力,圆周速度、岩石种类、冲洗液循环速度和钻孔深度等。这些参数都是相互影响的,在不同条件下,必须根据各地区的具体情况合理地解决     

岩石破碎度计算方法及破碎岩层分级探讨

在钻探设计与施工中，岩石破碎度是选择钻井液类型，确定钻孔护壁方法的重要依据，也是确定钻孔结构、选择钻进方法、钻头类型和钻进参数的依据。岩石破碎度强烈的岩层容易发生坍塌，致使无法正常钻进，甚至造成孔内事故。因此，对岩石破碎度的研究是个至关重要的问题。当前，国内外对岩石破碎度的描述，仅有作岩石破碎、较破碎……那样定性描述，而尚无对岩石破碎度作数值上（0.1，0.2……0.9，1）定量描述。岩石破碎度的定量描述将对评价岩层稳定性，选择护孔方     

金刚石钻进时的圆周线速度

金刚石钻进由于采用金刚石作磨料，尤其是孕镶式钻头，采用细粒磨料级金刚石（其粒度为30目至100目，相当于0.63～0.125毫米），在钻进时类似砂轮磨削原理破碎岩石。因此，金刚石钻进时很重要的一个钻进技术参数，就是钻头的圆周线速度，也就是钻头上金刚石在钻进时的单位时间内在岩石面上克取岩石所经过的距离。计算圆周线速度的公式：