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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）减压钻进时，钻杆柱的受力状态： 上部钻杆柱受拉，下部钻杆柱受压； 上部钻杆柱受压，下部钻杆柱受拉； 全部钻杆柱受压； 全部钻杆柱受拉。 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： 纯扭； 压扭； 拉扭。 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： 孔口处； 在孔底处。 用硬质合金钻头回转钻进中硬及中硬以下岩石时， 应以高转速为主； 应以高钻压为主。 硬质合金切削具在孔底磨损的实际状况： 钻进过程中切削具处于表面破碎状态的条件是： 0 ，其中切削具上作用的比压，0岩石的压入硬度； 0 ，其中切削具上作用的比压，0岩石的压入硬度。 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： 增加自由面体积破碎； 利于排除岩粉； 增大比压。 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： 表镶金刚石钻头； 孕镶金刚石钻头。 用孕镶金刚石钻头回转钻进坚硬致密岩层时， 应选用硬胎体； 应选用软胎体。 金刚石钻头的水路设计原则是： 孕镶金刚石钻头加工小水口、多水口； 表镶金刚石钻头加工小水口、多水口。 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： 针状硬质合金自磨式钻头； 磨锐式硬质合金钻头； 表镶金刚石钻头； 孕镶金刚石钻头。 为保证好的钻进效果，钢粒钻头的唇面硬度应： 大于钢粒的硬度； 等于钢粒的硬度； 小于钢粒的硬度。 牙轮钻头的孔底碎岩过程中，牙轮的自转是： b； c。 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： 牙轮牙齿与孔底单齿、双齿交替接触； 牙轮的超顶、复锥和移轴结构。 确定最优回次钻程时间的依据是： 岩心管已打满； 回次钻速达最大值； 机械钻速达最大值。 转速是影响金刚石钻头钻速的重要因素，其确定原则是： 表镶金刚石钻头的线速度孕镶金刚石钻头的线速度； 表镶金刚石钻头的线速度孕镶金刚石钻头的线速度。 金刚石钻进进入临界规程时： 机械钻速持续上升，钻进效果好； 钻头胎体温度持续上升，钻头严重磨耗。 在那种回转钻进方法中冲洗液的主要功能是冷却、排粉和分选切削具： A. 金刚石钻进；B. 钢粒钻进；C. 牙轮钻进。在长螺旋钻进中为防止钻屑堵塞，螺旋转速应选择 螺旋转速临界转速； 螺旋转速临界转速； 螺旋转速临界转速。 正常情况下，金刚石取心钻具所用的卡取岩心方法是： 干钻取心； 卡簧取心； 投卡料取心； 沉淀取心。 绳索取心钻具起钻提取岩心时是： 靠干钻扭断岩心； 靠外管拉断岩心； 靠内管拉断岩心。 造成钻孔弯曲的条件是： 粗径钻具倾斜面方向稳定，钻柱只自转不公转； 粗径钻具倾斜面方向不稳定，钻柱只公转不自转。 测量钻孔顶角弯曲的常用原理： 液面水平原理； 重锤原理； 地磁场定向原理； 加速度计原理； 磁通门原理； 地面定向原理或陀螺原理。 测量钻孔方位角弯曲的原理： 液面水平原理； 重锤原理； 地磁场定向原理； 加速度计原理； 磁通门原理； 地面定向原理或陀螺原理。 在测斜计算公式tg=tgcos中，是： A. 方位角，位于水平面内； B. 终点角，位于垂直于钻孔轴线的平面内；C. 方位角，位于起点平面内。 二.填空题 根据其地质成因，岩石可分为 、 和 三类。一般而言，金属和非金属矿床赋存于 岩石中，而煤和石油等可燃性矿产通常赋存于 岩石中。 按压头压入时岩石的变形曲线和破碎特性（如图），可把岩石分成三类：(a) 、(b) 和 (c) 。 岩土钻掘工程中习惯于把岩石的研磨性分成弱、中、强三个等级。请分别举一种岩石为例说明之：弱研磨性 ，中研磨性 ，强研磨性 。 钻具一般是指钻头以上，水接头以下的全部管柱，由 、 、 、 、 和 组成。 钻杆柱的主要功用包括： 、 、 、 和 。 破碎塑性岩石时，其切入深度h0与轴向力Py成 比，而与切削具的刃角、刃宽b、岩石的压入硬度Hy成 比。写出回转钻进选择钻头的一般原则是： 岩层应选择硬质合金回转钻头； 岩层应选择铣齿牙轮钻头； 岩层应选择金刚石钻头或钢粒钻头； 岩层应选择镶齿牙轮钻头。钻探用的YG类硬质合金是以 为骨架， 为粘结剂，用粉末冶金方法制成的。 YG类硬质合金的含钴量越高，则其硬度 、耐磨性 、抗弯强度 、冲击韧性 ；YG类硬质合金中的WC颗粒越细，则其硬度 、耐磨性 ；反之，则抗弯强度 、韧性 。 取心式硬质合金钻头结构要素主要包括： ， ， ， ， ， 。 冲击-回转钻进的碎岩形式特点是 ，其适用范围 ；回转-冲击钻进的碎岩形式特点是 ，其适用范围 。 “钻孔弯曲强度”的含义是 。 三.论述题 岩石按其粘结状态可分为那几类？试析在坚固岩石、粘结性岩石、松散性岩石和流动性岩石中钻探施工的特点与注意事项。 岩石的力学性质包括哪几类？试分别说明。 何为岩石的孔隙度，它对岩石的力学性质将产生什么影响？ 什么是岩石的各向异性，具体分析岩石各向异性对其强度、硬度和弹性的影响，它们对钻探工作将产生什么影响？ 为什么说岩石的硬度指标更能反映钻掘过程的实际情况。 在钻探过程中衡量岩石塑性程度的塑性系数K是如何得出的？按岩石塑性系数如何对岩石进行分级？ 解释岩石的研磨性概念及其影响因素，是否岩石的硬度越大，其研磨性就一定强？举例说明之。 试分别说明岩土工程界测定岩石硬度的常用方法，简析这几种方法与常用钻进方法的相关性。 说明碎岩工具与岩石作用的三类主要方式（切削-剪切型、冲击型、冲击-剪切型），并分别举例加以分析。 以平底压头在外载作用下压入岩石为例，用文字+示意图的形式说明压入时岩石的应力状态，注明最大剪应力所在的第一危险极值带和第二危险极值带的大致位置。 图示说明球状切削具在压入岩石时所形成的主压力体和剪切体。 用简图表示轴向力和切向力共同作用时岩石所在半无限体内的应力状态形成正应力区、拉应力区和过渡区。 简析影响碎岩效果，造成岩石产生表面破碎，疲劳破碎和体积破碎的主要影响因素。 解释岩石可钻性的概念。人们已经研究了岩石的强度、硬度、弹性、脆性、塑性和研磨性等力学性质，为什么岩土工程界还要研究“岩石的可钻性”？它的内涵是什么？分析其意义。 举出三种以上对岩石进行可钻性分级的方法。 简析在Py 和Px 共同作用下，回转切削破碎塑性岩石的过程。 简析在Py 和Px 共同作用下，弹塑性岩石的孔底破碎过程碎岩特点，及岩石破碎的大体阶段。 如何根据岩石性质来确定硬质合金钻头的出刃和镶焊角？ 解释确定最优回次钻程时间的思路与具体方法。 解释制造表镶金刚石钻头时选择金刚石粒度的原则。 从所钻岩性、金刚石的品级、粒度、钻头唇面形状及施加比压大小诸方面出发，简析选择孕镶金刚石钻头中金刚石浓度的依据。 牙轮的超顶、复锥和移轴三种结构使牙轮在滚动的同时还伴有牙齿对孔底的滑动，从而产生剪切破碎作用。以超顶为例，解释牙轮在孔底的滑动剪切破碎作用。 试述钢粒钻进的井底工作过程。 在整个钢粒钻进回次钻程中应分段逐次改小泵量（称为“改水”），为什么？ 解释机械钻速、回次钻速和最优规程的概念。 请考虑钻具重量、地表施加的机械给进力、冲洗液浮力、孔壁摩擦阻力等因素，写出在加压钻进和减压钻进状态下的孔底实际钻压的表达式。 请解释钻进过程中破岩“时间效应”的含义，为什么有些岩石会随转速增大钻速反而出现下降趋势？ 在钻速:vm（P-W）式中 W为门限钻压，请解释门限钻压的含义，它主要取决于什么? 分析冲击回转钻进的优越性。 从阀式正作用、反作用、双作用或射流式、射吸式液动冲击器中举一例说明其工作原理。 为了使有阀风动冲击器的活塞能够改变运动方向，它的压差式斜面蝶状阀配气装置是如何动作以达到配气目的的？ 为什么在冲击回转钻进中要注意最优冲击间隔？由此可确定P、n、Q中的哪一个参数？ 采用液动或风动冲击回转钻进时，对钻头有何特殊要求？ 简析钢丝绳冲击钻进的工艺特点及适用范围。 振动钻进的原理是什么？其钻进工艺因数对钻进效率有何影响？ 何谓岩心采取率？分析影响岩矿心采取率与品质的自然因素和人为因素。 简析单动双管与普通单管钻具的结构异同点，及其对地层的适应性。 什么是反循环钻进？其对提高岩矿心采取质量有何作用？ 简述喷射式孔底反循环钻具的工作原理。 简述绳索取心钻具的优缺点。用文字或框图简述该钻具的捞矛机构、弹卡定位机构、悬挂机构、到位报讯机构、岩心堵塞报警机构及安全脱卡机构。 建立冲洗液孔底反循环的方法有哪几种？并简要分析说明其特点及适用条件。 请分析，如果实际钻孔轨迹往往偏离设计轨迹（钻孔弯曲）将造成那些危害地质成果危害，钻探施工危害和工程质量危害。 请用文字+简图的形式解释钻孔轨迹要素顶角，方位角，孔深L、垂深的含义。 如何利用钻孔轨迹的基本要素计算出钻孔轨迹每点的x, y, z空间坐标值，请写出它们的计算公式。 当钻孔轴线以锐角（大于临界角）穿越软硬软互层时，图示并说明钻孔的弯曲规律并分析其原因。 解释陀螺马达的“定轴性”和“进动性”，它对陀螺测斜仪的工作有何影响？ 解释采用均角全距法对测斜数据进行处理计算的思路。 四. 综合应用题简析“岩土钻掘工程学”在国民经济建设中的地位和服务领域。 目前世界上基本都是借助机械方式破碎岩石并形成一定规格的钻孔，试阐述或展望其它可能具有应用前景的岩石破碎方式，解释其工作原理及可能的应用领域。 我们的祖先曾在钻井技术与工艺方面为人类做出过重大贡献。你由此得到什么激励或启发？你对实现我国钻探（井）技术与工艺现代化的那个具体方向比较感兴趣，准备从何入手？ 岩石的研磨性包括那些磨损形式？试分析那种磨损形式对帮助孕镶金刚石钻头的胎体出刃有好处。 金刚石为结晶体碳原子之间以共价键相连，结构非常稳定，是自然界最硬的矿物，因此可以用来做成破碎岩石的钻头。请分析金刚石有那些弱点？它们将怎样影响金刚石钻进的工艺及效果？因此在金刚石工具制造过程中，须采取那些特殊措施？ 试分析表镶金刚石钻头和孕镶金刚石钻头孔底碎岩过程的异同点。 孕镶金刚石钻进时，如果工艺参数合理，胎体耐磨性合适，能使唇面每粒金刚石的后面形成蝌蚪状支撑。试分析这一现象的形成机理。 试分析扩孔器在钻探过程中的作用。 在级（中软）遇水膨胀的页岩中，为了在取心钻进中获得较高的机械钻速和回次进尺，应如何设计或选择钻头及其主要结构参数，并说明合理钻进规程的特点。 如果一个取心钻孔中将遇到-级（中硬-硬）岩层，让你选择钻进方法和大致的规程参数，你将如何考虑