岩石与钻头
岩石的可钻性分级与技术参数
岩石的可钻性分级与技术参数岩石的可钻性，是指钻进时岩石抵抗压力和破碎的能力；也表示进尺效率的高低。
因此，岩石的可钻性是岩石各种特性的综合，是衡量岩石钻进难易程度的主要指标。
一般用单位时间的进尺数来表示可钻性的高低。
按照这个分级方法，常把岩石的可钻性，划分为十二个等级。
由于各种岩石具有不同的物理力学性质,对钻进速度有不同的影响。
在实际钻进过程中，在一定的技术条件下，测定出的各种岩石的钻进速度，通称为岩石的可钻性，也就是岩石被钻头破碎的难易程度。
岩心钻探时岩石的可钻性分级如下：一级：松散土、松软疏散的---代表性岩石为：次生黄土、次生红土、松软不含碎石及角砾的砂土、硅藻土、不含植物根的泥炭质腐殖层。
（可钻性：7.50 m/h，一次提钻长度：2.80 m/次）二级：较软松散岩、较松软疏散的---代表性岩石为：黄土层、红土层、松软的泥炭层、含10%-20%砾石、碎石的黏土质和砂土质、松软的高岭土类、含植物根的腐殖层。
（可钻性：4.00 m/h，一次提钻长度：2.40 m/次）三级：软岩、软的---代表性岩石为：强风化页岩、板岩、千枚岩和片岩，轻微胶结的砂层，含20%砾石、碎石的砂土，含20%礓结石的黄土层，石膏质土层，泥灰岩，滑石片岩、贝壳石灰岩、褐煤、烟煤。
（可钻性：2.45 m/h，一次提钻长度：2.00 m/次）四级：稍软岩、稍软的---代表性岩石为：页岩、砂质页岩、油页岩、炭质页岩、钙质页岩、砂页岩互层，较致密的泥灰岩、泥质砂岩。
块状石灰岩、白云岩、强风化的橄榄岩、纯橄榄岩、蛇纹岩和磷灰岩、中等硬度煤层、岩盐、结晶石膏、高岭土层、火山泥灰岩、冻结的含水砂层。
（可钻性：1.60 m/h，一次提钻长度：1.70 m/次）五级：稍硬岩、稍硬的---代表性岩石为：卵石、碎石及砾石层、崩级层、泥质板岩，绢云母绿泥石板岩、千枚岩和片岩、细粒结晶灰岩、大理石、较松软的砂岩、蛇纹岩、纯橄榄岩、风化的角闪石斑岩和粗面岩、硬烟煤、无烟煤、冻结的粗粒砂、砾层、冻土层。
各种钻头图片及原理
铁人精神“为国分忧、为民族争气”的爱国主义精神；“宁可少活２０年，拼命也要拿下大油田”的忘我拼搏精神；“有条件要上，没有条件创造条件也要上”的艰苦奋斗精神；2.1 钻头刮刀钻头DragbitPDC 钻头金刚石钻头Diamondbit 扩眼钻头Enlarging bit牙轮钻头Roller bit 取心钻头Annular bit2.1.1 刮刀钻头刮刀钻头刮刀钻头特点结构简单，制造方便。
在软地层中，可以得到高的机械钻速和钻头进尺。
在较硬地层中，钻头吃入困难，钻井效率低。
二刮刀三刮刀四刮刀§2-1-1 刮刀钻头 (Drag bit) 一、结构§2-1-1 刮刀钻头 (Drag bit) 一、结构 二、结构参数 1.刀翼结构角 刃尖角 β刀翼尖端前后刃之间的 夹角，它表示刀翼的尖 锐程度。
φβ ϕ α保证刀翼结构有足够强度的情况 下，尽可能减小刃尖角 β 软岩石 β 平均10度 较硬岩石 β 平均12－15度 夹层多井又较深时还要适当增大（2）切削角 α刀翼前刃和水平面之间的夹角。
α 越大吃入深度越大松软地层 软地层 中硬地层α = 70oφbα = 70o ~ 80o α = 80o ~ 85oβ ψα（3）刃前角 φ 和刃后角 ψ 刃前角φ与切削角互为余角φ = 90o − αψ =α − βφβ ψαθ2.刀翼几何形状 背部形状 抛物线型 底部形状 底刃b 材质： 高强度材质，刀翼侧面、正面镶 装或平铺硬质合金及孕镶金刚石 块，提高耐磨性φb刀翼的厚度随距刀刃的距离增加应 逐渐增厚，呈抛物线形。
β ψα三、刮刀钻头破岩基本原理根据摩尔强度 理论，如果忽 略摩擦力，当 F力等于或大 于剪切面积与 岩石抗剪极限 强度乘积时， 岩石沿剪切面 破碎。
三、刮刀钻头破岩基本原理 1.塑性岩石WTθ刮刀钻头以切削方 式破碎岩石。
刮刀钻头 在软的塑性地层工作 时，其切削过程类似于 刀具切削软金属。
取样钻机工作原理
取样钻机工作原理一、引言取样钻机是一种用于地质勘探和矿产资源勘查的设备。
它可以获取地下岩石和土壤的样本，以进行分析和深入研究。
本文将深入探讨取样钻机的工作原理，介绍其组成部分和工作过程。
二、取样钻机的组成部分取样钻机主要由以下几个组成部分构成：1. 钻头钻头是取样钻机的核心部件，其形状和结构根据不同的勘探需求而变化。
常见的钻头类型包括岩石取样钻头、环状取样钻头和洞槽钻头等。
钻头通常由高硬度的合金钢制成，以便能够在地下岩石中进行钻探。
2. 钻杆钻杆是将钻头连接到钻机上的部件。
它一般由多节组成，可以根据需要进行增减。
钻杆通常由高强度合金钢制成，以保证其在高负荷下的稳定性和耐用性。
3. 钻机主体钻机主体是取样钻机的核心部件，其包括钻机的动力装置、传动装置和控制装置。
动力装置一般由柴油发动机或电动机组成，用于提供钻机的动力。
传动装置则用于将动力转化为旋转力，驱动钻杆和钻头进行钻探。
控制装置用于控制钻机的工作状态和参数。
4. 钻孔附件钻孔附件包括钻进液、钻探岩芯管和取芯器等。
钻进液主要用于冷却钻头、排出钻屑和稳定钻孔。
钻探岩芯管用于接收岩芯样品，并保证其完整性。
取芯器则用于将岩芯样品从岩芯管中取出。
5. 辅助设备辅助设备包括起重工具、液压系统和控制仪器等。
起重工具用于搬运、安装和拆卸钻机及其附件。
液压系统提供钻机的动力源和工作动力，保证钻机的正常工作。
控制仪器用于监测和控制钻机的工作状态和参数。
三、取样钻机的工作过程1.安装钻机：首先，将钻机放置在需要进行钻探的位置，并进行稳固的安装。
2.安装钻杆和钻头：将钻杆依次连接起来，将钻头安装在钻杆的末端。
3.启动钻机：启动钻机的动力装置，开启液压系统，并将控制仪器设置为所需的参数。
4.钻进液注入：将钻进液注入钻孔中，通过钻杆内的管道输送至钻头。
钻进液的注入可以起到冷却钻头、稳定钻孔和排出钻屑的作用。
5.开始钻探：开始启动钻机的转动装置，驱动钻头开始旋转并向下进入地下。
勘探钻头知识点总结图
勘探钻头知识点总结图一、引言勘探钻头是石油勘探开采中的重要工具，用于在地下进行钻孔，以获取地下岩石及矿石等地质信息。
其作用是传递钻进动力、传递旋向力、清除钻孔边界岩屑和冷却孔内钻头，并传递岩屑和钻井液到地表。
本文将对勘探钻头的结构、分类、工作原理及应用进行详细的总结，以供相关专业人员深入了解和学习。
二、结构1. 钻头外壳钻头外壳是勘探钻头的外部保护层，起到减少钻头与地层摩擦，减少磨损的作用。
外壳通常由硬质合金制成，具有很高的耐磨性和强度。
2. 钻头身钻头身是钻头的主体部分，通常由坚固的合金钢或硬质合金材料制成。
其上设有切削结构，用于切削地层岩石。
3. 钻头结构钻头结构是勘探钻头中最为重要的部分，包括切削结构、导向结构和连接结构。
切削结构通常由刀片、钻头体和切削面等组成，用于切削地层岩石。
导向结构是用于控制钻头方向的部分，通常包括平面导向结构和弯曲导向结构两种。
连接结构是用于连接钻头与钻柱的部分，通常包括旋转接头及其密封部分。
三、分类根据钻头切削方式和工作环境的不同，勘探钻头可以分为多种类型，主要包括：1. 钻头按切削方式分类（1）拋采钻头：适用于软岩层，用于快速穿透，具有较强的冲击力和穿透性。
（2）钻压式钻头：适用于硬岩层，用于较慢穿透，具有较强的剪切力和耐磨性。
2. 钻头按工作环境分类（1）空气冲击式钻头：适用于露天开采及岩溶地质条件下的钻井。
（2）液压式钻头：适用于地下水位较高的钻井场合。
（3）钻插式钻头：适用于湿法钻井。
四、工作原理勘探钻头是通过钻台的旋转和推进，利用钻头本身的重量和旋转力在地层中进行切削，使岩石碎屑和钻井液一起上升至井口。
其工作原理主要包括冲击力、旋转力和制动力。
1. 冲击力冲击力是由钻头的下压重量和地层反力产生的，用于切削地层岩石。
在拋采钻头中，冲击力是由拋控器或拋泵提供的。
2. 旋转力旋转力是由钻台产生的，通过钻柱传递给钻头，用于使钻头旋转并切削地层岩石。
3. 制动力制动力主要由钻头与地层的摩擦力提供，用于保持钻头钻进的稳定性。
地质常用的工具
地质学是一门研究地球的物质组成、结构、构造及其发展历史与演变规律的自然科学。
在地质学的研究与实践中，地质工作者需要使用各种专业工具来辅助他们的工作。
这些工具不仅有助于获取地质信息，还能提高工作效率和准确性。
以下将详细介绍地质常用的工具。
一、地质锤地质锤是地质工作者最基本的工具之一，用于在野外采集岩石样本时敲击岩石。
它的特点是一端为扁平状，另一端为尖头状或楔形。
扁平端用于敲打和破碎岩石，而尖头端或楔形端则用于在岩石上打孔或撬开岩石裂缝。
地质锤通常由高强度钢材制成，以确保其在使用过程中具有足够的耐用性和抗冲击性。
二、罗盘地质罗盘是地质工作者用来测量岩石层理、节理、断层等地质构造产状的工具。
罗盘主要由指南针、倾斜仪和刻度盘三部分组成。
通过罗盘，地质工作者可以快速准确地测量出地质构造的走向、倾向和倾角，为地质图的绘制和地质构造的分析提供重要数据。
三、放大镜和显微镜放大镜和显微镜是地质工作者在野外和实验室内观察和研究岩石矿物的重要工具。
放大镜通常用于在野外初步观察岩石的结构、构造和矿物组成，而显微镜则用于在实验室内对岩石薄片进行详细的矿物学和岩石学研究。
通过这些工具，地质工作者可以获取岩石矿物的微观信息，为地质年代的确定、地质环境的推断以及矿产资源的评价提供依据。
四、GPS定位仪GPS定位仪是地质工作者在野外进行地质调查时用来定位的重要工具。
通过GPS定位仪，地质工作者可以快速准确地获取自己所在位置的经纬度坐标，并将其与地质图进行匹配，从而确定所观察地质现象的具体位置。
此外，GPS定位仪还可以记录地质工作者的移动轨迹，为后续的野外工作提供参考。
五、测距仪和测高仪测距仪和测高仪是地质工作者在野外测量距离和高度的工具。
测距仪通常采用激光测距技术，可以快速准确地测量出两点之间的距离。
测高仪则用于测量地形的相对高度和绝对高度，为地质剖面的绘制和地形地貌的分析提供数据支持。
六、岩芯钻机和取样器岩芯钻机和取样器是地质工作者在野外采集深层岩石样本的工具。
卡钻原因分析预防及处理
卡钻原因分析预防及处理卡钻是指钻头在钻孔过程中突然卡住无法继续前进或退出的现象，是工程施工中常见的问题之一、卡钻一旦发生，不仅会严重影响施工进度，还会增加人员安全风险。
以下是卡钻原因的分析、预防和处理方法的详细讨论。
一、卡钻原因的分析：1.岩层破碎：卡钻最常见的原因是钻孔过程中遇到了破碎的岩层。
岩石的破碎程度和坚硬度会影响钻头的进退。
2.岩层塌方：如果岩层存在明显的松散层或孔隙结构，当钻头进入这些区域时，岩层容易发生塌方，导致钻头卡住。
3.钻进物的堆积：在钻孔过程中，可能会遇到一些杂质和碎屑，这些杂质堆积在钻头前端或孔壁上，导致钻头无法前进。
4.规范操作不当：不正确的钻探操作也是卡钻的原因之一、例如，钻头速度过快、进给过大、切屑排放不及时等。
5.钻头损坏：钻头的损坏或磨损会导致其在岩层中无法正常工作，也会引发卡钻。
二、卡钻的预防方法：1.岩层勘察：在施工前进行详细的岩层勘察，了解地层特点和岩石结构，预测可能遇到的问题，制定合理的施工方案。
2.钻孔设计：根据岩层情况，合理设计钻孔方案。
选择合适的钻头和钻具，确保其能适应遇到的地质条件。
3.正确操作：在施工过程中，严格按照规范要求进行操作。
控制钻头速度和进给，避免突然变动。
合理选择钻进水压力和冲洗液体量，保持良好的冷却和清洁效果。
4.及时检查：定期检查钻具的磨损情况，及时更换损坏的钻头和其他配件。
5.加强培训：加强施工人员的技术培训，提高其对卡钻问题的识别和处理能力。
三、卡钻的处理方法：1.停止钻进操作：一旦发生卡钻，应立即停止钻进操作，防止进一步的损坏和事故的发生。
2.清理孔道：清理钻孔，排除堆积在钻头前端或孔道中的杂质和碎屑。
可以使用抽水泵或吸尘器进行清理。
3.转换钻具：根据卡钻的原因，采取合适的方法更换钻具。
例如，如果是钻头磨损导致的卡钻，可以更换新的钻头。
4.冲击解困：在卡钻处进行适当的冲击解困操作，可以通过回转、轻微的推拉等方式尝试解决卡钻问题。
水中钻孔的原理是
水中钻孔的原理是
水中钻孔的原理是利用钻杆和钻头，通过旋转和推力的作用，将钻头钻入水中的土壤或岩石中，从而实现取样或开挖的目的。
具体步骤如下：
1. 首先，将钻杆和钻头连接在一起，形成钻具。
2. 将钻具垂直地放入水中，直至钻头接触到水底的土壤或岩石。
3. 通过旋转钻具，钻头不断切削土壤或岩石，同时用推力将钻头向下推进，使其钻入更深的地层。
4. 钻孔过程中，可以使用冲洗液体，如水或钻井泥浆，通过钻杆中的管道输送到钻孔底部。
这样可以冷却钻头，减少摩擦，清除产生的碎屑，并带回取样。
5. 钻杆可以根据需要逐渐加长，以便钻进更深的地层。
6. 当钻到目标深度或达到其他取样要求时，停止旋转并提起钻具，将取样或标记好的岩芯带到地面。
总而言之，水中钻孔利用动力钻具将钻头在水中旋转和推进，以取得所需的土壤或岩石样本或开挖孔洞。
石油钻井工程基础知识
• ⑴ 岩屑干照法。
• ⑵ 点滴分析法。
• 5、气测录井
l 概念：用气测仪器通过直接测定钻井 液中气体含量，从而判断油气层的过程 叫做气测录井。
• 三、地球物理测井
• 1、 电法测井
• 是通过研究井下岩层及所含流体的电学 性质，进而研究岩层的岩性、储油物性 和含油性的方法。
• 2、 声波测井
二、钻井中地质录井工作
1、钻时录井
概念：是通过计时器把实钻一个规定 的单位进尺的时间反映并记录下来的过 程，一般用“分／米”表示。
⑴ 井深计算
井 深＝钻具总长+方入
钻具总长＝钻头长度+接头长度+钻铤长 度+钻杆长度
⑵ 方入的计算
到底方入＝井深-钻具总长
整米方入＝新钻杆到底方入+前一根单根 打完时的井深与其紧邻的整米井深之差 值
• 2）、旋流器
• 旋流器按其直径不同，可分为除砂器和 除泥器。
• ⑴除砂器。直径为150～300毫米的旋流 器称为除砂器。其处理能力是：在进料 压力为0.2兆帕时不低于20～120立方米每 小时。正常工作的除砂器能清除约95％ 大于74微米的钻屑和约50％大于40微米 的钻屑。为了提高使用效果，在选用除 砂器时，其许可处理量必须为钻井时最 大排量的125％。
⑵砂岩层。砂岩一般来说是较好的渗透层，在井 壁上易形成较厚的滤饼，易引起泥饼粘附卡钻。 另外滤饼对测井也有影响，所以必须使用优质 钻井液。
⑶砾岩层。在砾岩层中钻进易发生跳钻、蹩钻和 井壁垮塌。
⑷在当地层软硬交错时，易发生井斜，地层倾角 较大者也易发生井斜。
⑸当岩层中含有可溶性盐类，即钻到石膏层、 盐岩层时，要注意对钻井液性能的影响。