《岩土钻掘工程学》课程试题库1及答案共享.doc

1、页眉内容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. 钻进

2、过程中切削具处于表面破碎状态的条件是：A. 0 ，其中 切削具上作用的比压， 0 岩石的压入硬度；B. 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：页眉内容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

3、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. 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。13. 牙轮钻头的孔底碎岩过程中，牙轮的自转是：A. b；B. c。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；页眉内容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；

4、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：A. 表镶金刚石钻头的线速度孕镶金刚石钻头的线速度；B. 表镶金刚石钻头的线速度孕镶金刚石钻头的线速度。18. 金刚石钻进进入临界规程时：A. 机械钻速持续上升，钻进效果好；B. 钻头胎体温度持续上升，钻头严重磨耗。19. 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。20. 在长螺旋钻进中为防止钻屑堵塞，螺旋转速应选择A. 螺旋转速临界转速；B. 螺旋转速临界转速；C. 螺旋转速临界转速。21. 正常情况下，金刚石取心钻具所用的卡取岩心方法是：

5、A. 干钻取心；B. 卡簧取心；C. 投卡料取心；D. 沉淀取心。22. 绳索取心钻具起钻提取岩心时是：A. 靠干钻扭断岩心；B. 靠外管拉断岩心；C. 靠内管拉断岩心。23. 造成钻孔弯曲的条件是：C. 粗径钻具倾斜面方向稳定，钻柱只自转不公转；页眉内容D. 粗径钻具倾斜面方向不稳定，钻柱只公转不自转。24. 测量钻孔顶角弯曲的常用原理：A. 液面水平原理；B. 重锤原理；C. 地磁场定向原理；D. 加速度计原理；E. 磁通门原理；F. 地面定向原理或陀螺原理。25. 测量钻孔方位角弯曲的原理：A. 液面水平原理；B. 重锤原理；C. 地磁场定向原理；D. 加速度计原理；E. 磁通门原理；F

6、. 地面定向原理或陀螺原理。26. 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1.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。2. 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)。3. 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 。4. 钻具一般是指钻头以上，水接头以下的全部管柱，由、和组

7、成。页眉内容5.钻杆柱的主要功用包括：、和。6.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。8.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。9.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。10.取心式硬质合金钻头结构要素主要包括：，。11.冲击 - 回转钻进的碎

8、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。12.“钻孔弯曲强度”的含义是。三. 论述题页眉内容1. 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。2. 岩石的力学性质包括哪几类？试分别说明。3. 何为岩石的孔隙度，它对岩石的力学性质将产生什么影响？4. 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？5. 为什么说岩石的硬度指标更能反映钻掘过程的实际情况。6. 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？

9、7. 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。8. 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。9. 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。10. 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。11. 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。12. 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

10、和过渡区。13. 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。页眉内容14. 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。15. 举出三种以上对岩石进行可钻性分级的方法。16. 简析在 Py 和 Px 共同作用下，回转切削破碎塑性岩石的过程。17. 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。18. 如何根据岩石性质来确定硬质合金钻头的出刃和镶焊角？19. 解释确定最优回次钻程时间的思路与具体方法。2

11、0. 解释制造表镶金刚石钻头时选择金刚石粒度的原则。21. 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。22. 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。页眉内容23. 试述钢粒钻进的井底工作过程。24. 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？25. 解释机械钻速、回次钻速和最优规程的概念。26. 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

12、态下的孔底实际钻压的表达式。27. 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？28. 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 ?29. 分析冲击回转钻进的优越性。30. 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。31. 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？32. 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？33. 采用液动或风动冲击回转钻进时，对钻头有何特殊要求？3

13、4. 简析钢丝绳冲击钻进的工艺特点及适用范围。35. 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？36. 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。37. 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。38. 什么是反循环钻进？其对提高岩矿心采取质量有何作用？页眉内容39. 简述喷射式孔底反循环钻具的工作原理。40. 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。41. 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。42. 请分析，如果实际钻

14、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。页眉内容43. 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。44. 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。45. 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。46. 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？47. 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1. 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。2.

15、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。3. 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？4. 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。5. 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

16、程中， 须采取那页眉内容些特殊措施？6. 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。7. 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。8. 试分析扩孔器在钻探过程中的作用。9. 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。10. 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。11. 金刚石钻进，每种岩石都存在临界规程。进入临界规程的主要表现是胎体温度急

17、升， 钻头严重磨耗， 但这一现象不便在地表观测。 请分析可根据什么地表参数来判断是否进入临界规程，钻进过程是否正常？12. 试分析全面钻进在规程参数选择上与取心钻进的区别。13. 就绳索取心双管钻具的结构特点， 简析它是通过哪些机构来保证岩矿心采取率和完整性、纯洁性、代表性的 ?14. 试从地质因素、技术因素和工艺因素三方面分析造成钻孔弯曲的原因。15. 试分析在钻进过程中可能出现的典型事故类型及其常用处理办法。岩土钻掘工程学课程试题库1 答案一 . 判断题（请选择正确的观点或方案）7. A8. A9. A10. A11. B12. B14. A15. B16. B页眉内容17. A18. B

18、， C19. C20. C21. B19. B20. B21. B22. B23. B24. A24. B25. B26. A27. A，B，D28. C，E，F29. B二 . 填空题7. 岩浆岩、沉积岩 和变质岩三类。金属和非金属矿床赋存于 岩浆岩和变质岩 中，而煤和石油等可燃性矿产通常赋存于 沉积岩 中。8. 可把岩石分成三类： (a)弹-脆性岩石 、 (b) 弹-塑性岩石 和 (c) 高塑性岩石 。9.弱研磨性 泥岩 ，中研磨性 灰岩 ，强研磨性石英砂岩。10.由岩心管、异径接头、取粉管、扶正器、钻铤、钻杆和主动钻杆组成。11.传递钻压和扭矩的载体、输送冲洗介质的通道、更换钻头、提取岩

19、心管和处理事故的载体、绳索取心和反循环连续取心时岩心的通道和承担孔底动力机反扭矩的载体 。12.破碎塑性岩石时，其切入深度h0 与轴向力 Py 成正比，而与切削具的刃角 、刃宽 b、岩石的压入硬度Hy 成反比。页眉内容13. 在软岩和中硬 岩层应选择硬质合金回转钻头； 在中硬及部分中硬以上 岩层应选择铣齿牙轮钻头； 在硬岩 岩层应选择金刚石钻头或钢粒钻头； 在硬脆 岩层应选择镶齿牙轮钻头。13. 以 WC 颗粒 为骨架， 钴 为粘结剂。14. 含钴量越高，则其硬度 、耐磨性 、抗弯强度 、冲击韧性 ；WC 颗粒越细，则其硬度 、耐磨性 ；反之，则抗弯强度 、韧性 。15.钻头体，切削具出刃，切

20、削具的镶焊角度，硬质合金切削具在钻头体上的布置方式， 切削具在钻头体上的数目，钻头的水口和水槽。16. 冲击 -回转钻进特点是 以冲击载荷碎岩为主，回转力矩主要是使切削具沿孔底剪切两次冲击间残留的岩石脊峰，其适用范围 硬 -坚硬岩石 ；回转 -冲击钻进特点是 在一般硬质合金或金刚石回转钻进基础上增加高频低冲击功 ，其适用范围 中硬 -硬岩石 。17. “钻孔弯曲强度 ”的含义是 单位孔身长度的顶角或方位角变化 。三 . 论述题 （参考答案）16. 岩石按其粘结状态可分为：坚固岩石、粘结性岩石、松散性岩石和流动性岩石。在钻探施工中：坚固岩石若无裂纹孔（井）壁稳定不必加固，而在强裂隙性岩石中必须加

21、固与防漏；粘结性岩石在湿润状态下具有膨胀性，易造成孔（井）壁缩径；松散性岩石必须加固孔（井）壁，以防止坍塌；流动性岩石必须跟管钻进。17. 岩石的力学性质是岩石在外载作用下才表现出来抵抗变形和破坏的能力。包括强度、硬度、弹性、脆性、塑性和研磨性等。岩石的强度 岩石在载荷作用下抵抗破坏的能力； 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； 岩石的弹性指标 弹性模数：弹性范围内应力与应变的比值，泊松比：弹性变形阶段横向应变与纵向应变的比值； 岩石的塑性指标 塑性系数：岩石破碎前所消耗的总能量与弹性变形的能量之比； 岩石的研磨性 岩石磨损工具的能力。18. 岩石的孔隙度 岩石中孔

22、隙体积与岩石总体积之比。 岩石的孔隙性削页眉内容弱了岩石的强度。19. 岩石的各向异性表征岩石在不同的方向上力学性质的差异。 强度 垂直于层理方向抗压强度最大， 平行于层理最小，斜交方向介于两者之间； 硬度 垂直于层理方向硬度最小， 平行于层理最大； 弹性模量 平行于层理最大， 垂直于层理方向最小。在钻探工作中将导致孔斜。20. 因为岩石硬度反映的是岩石抵抗外部更硬物体压入（侵入）其表面的能力。既岩石表面对另一物体局部压入或侵入时的阻力。 所以它更接近于钻掘过程的实际情况。21. 岩石的塑性系数 K= （岩石破碎前所消耗的总能量 /弹性变形的能量） 。按岩石塑性系数可把岩石分为弹 -脆性（ K

23、= 1）、弹 -塑性（ K= 26）和高塑性（ K 6）岩石。22. 岩石的研磨性 岩石磨损工具的能力。 影响因素：岩石颗粒硬度越大，胶结物粘结强度越低， 岩石颗粒形状越尖锐、 颗粒尺寸越大，岩石表面越粗糙（非均质和多矿物岩石），则研磨性越强；湿润和含水的岩石研磨性降低。不一定岩石的硬度越大其研磨性就一定强。 例如：泥质石英砂岩其中的胶结物较软， 压入硬度并不大，钻进中较软的胶结物首先被破碎下来， 石英颗粒出露使岩石表面变粗糙，从而增强了研磨能力。23. 测定岩石硬度的常用方法：静压入法、冲击回弹法。其中前者模拟硬质合金和金刚石钻进，后者模拟牙轮钻进、冲击回转钻进。24. 碎岩工具与岩石作用的

24、三类主要方式： 切削 -剪切型 钻头碎岩刃具轴向力 Py 和切向力 Px 作用下，以速度 v向前移动切削 (剪切 )岩石；冲击型 刃具给孔底岩石以直接的冲击动载；冲击 -剪切型 钻头刃具上不仅作用有轴向力 Py、切向力 Px 和回转速度 v，还有冲锤或牙轮滚动对刃具的冲击速度 vz。举例：切削 -剪切型 硬质合金钻进；冲击型 钢丝绳冲击钻；冲击 -剪切型 牙轮钻进、液动冲击 -回转钻进。25. 平底压头在外载作用下压入岩石时，接触面下方岩石的等应力分布状态如图所示，最大剪应力所在的第一危险极值带位于压头边缘往中心下部发育（图中的 0.333页眉内容应力线），第二危险极值带在z 轴上，深度约等于

25、压头半径 （图中的 0.3 应力线）。由于最大剪应力点是压碎岩石的发源处，且平底圆柱形压头压入时应力存在两个极值点，应引起重视。26. 球状切削具压入岩石时，切削具和岩石产生弹性变形，接触面中心的正应力最大，首先出现裂隙；随外载增加，接触面增大，产生与原裂隙平行的新裂隙系；外载继续增大，弹性变形总值下降，应力增大，裂隙深度增大；破碎过程与平底压模类似，并形成 aob 主压力体和 mca, bcn 剪切体。27. 轴向力和切向力共同作用时，在岩石接触面上，切向力作用前方将产生压应力，而切向力后方则产生拉应力； 在半无限体内形成正应力区（）、拉应力区（）和过渡区（）。压缩区随轴向力增加而扩大， 随

26、切向力的增加而缩小； 拉伸区则与上述情况相反。28. 钻进速度与比压 P 的关系曲线可分成三个区段：表面破碎 切削具与岩石的接触压力远小于岩石硬度， 切削具不能压入岩石，岩石破碎是由接触摩擦功引起的。疲劳破碎 轴向载荷增大，但小于岩石硬度，多次加载使疲劳裂隙发育，众多裂隙交错，产生粗岩粒分离。体积破碎 切削具上的载荷继续增大， 接触压力大于等于岩石硬度， 切削具有效地切入岩石，分离出大块岩屑，破碎效果好。29. 岩石可钻性的概念 表示钻进过程中岩石破碎的难易程度。 衡量岩石可钻性的指标是机械钻速，单位 mh。虽然人们已研究了岩石的强度、硬度等力学性质，但强度表示岩石在载荷作用下整体抵抗破坏的能

27、力， 硬度反映岩石抵抗外部更硬物体压入（侵入）其表面的能力，弹性表示应力与应变的关系，研磨性表示岩石磨损工具的能力， 都不能完全反映钻进的难易程度。 岩石的可钻性分级对钻探生产非常重要， 是合理选择钻进方法、 钻头类型和结构、 钻进规程参数的依据，也是制订钻探生产定额和编制钻探生产计划的依据。30. 岩石可钻性分级方法举例： 力学性质指标法 据压入硬度值把岩石分成 6 类 12 级，据摆球的回弹次数把岩石分成12 级。实际钻进速度法 在规定页眉内容的设备工具和技术规范条件下进行实际钻进，以机械钻速作为岩石的可钻性级别。微钻法 采用模拟的微型孕镶金刚石钻头，按一定的规程， 对岩心进行钻进试验。破

28、碎比功法 用圆柱形压头作压入试验时， 可通过压力与侵深曲线图求出破碎功，根据破碎比功法对岩石可钻性分成10 个等级。（以上任选三种即可）31. 切削具切入岩石并回转，在水平力 Px 作用下，压迫前面的岩石使发生塑性变形并不断地向自由面滑移 切削作用。在切屑的裂隙尚未发展到全面断裂之前，下一切屑又发生滑移。因此切屑是连续、平稳的，其切削槽宽与切削具刃宽相同，岩屑将碎裂并被冲洗液带至地表；在 Py 和 Px 共同作用下的切入比Py 单独作用下切入更容易，也切入的更深。32. 在 Py 和 Px 共同作用下，弹塑性岩石的孔底碎岩特点：以跳跃式的剪切破碎为主（ Px 力的变化情况如图所式） 。岩石破碎

29、大体分三个阶段： 切入岩石，岩石剪切破碎，前移碰撞刃前岩石。刃前接触面很小，挤压力较大，小剪切破碎。继续前移产生若干次小剪切。当刃前接触面较大时，前进受阻。继续挤压刃前岩石（部分被压成粉状） ；同时， Px 力急剧增大，当达极限值时产生大的剪切破碎，然后P力突然减小。切削具不断x向前推进，重复着压碎、小剪切、大剪切的循环过程。33. 硬质合金钻头的内、外出刃使钻头体与孔壁、岩心之间形成间隙，避免摩擦，页眉内容提供循环冲洗通道。一般硬岩、钻速低，取小值；反之取大值。遇水膨胀的软地层，应加焊肋骨。 底出刃保证切削具能顺利地切入岩石，并为冷却切削具和排除岩粉提供通道， 阶梯式底出刃可增加切削具破碎岩

30、石的自由面产生体积破碎。切削具的镶焊角有正斜镶、 直镶、负斜镶三种方式。 通常正斜镶在软岩中具有高钻速，而负斜镶适用于硬岩和非均质岩层，最常用的是直镶。34. 磨锐式钻头的瞬时钻速随切削具磨钝而递减。 什么时候起钻换钻头最好呢？如果起钻太早，钻头还可以使用，如果起钻太晚，钻速将太低。确定最佳回次钻程时间的标准是回次钻速达最大值， 这样经济效益最好。 理论已证明， 当回次钻速最大时，其值等于瞬时钻速，所以可用作图法来确定最优回次钻程时间 （如图所示），用瞬时钻速 vm 和回次钻速 vR 两曲线的交点来确定 t0。也可以根据现场钻参仪实时采集的数据，按不等式（ vR/vm） Cm (Cm=1.11

31、.2) 判断是否需要终止回次钻程。（以上两种方法答出一种即可）48. 制造表镶金刚石钻头大都选用粒度为 1560 粒/克拉的天然金刚石，其中粗粒 细粒分别用于中硬 坚硬岩层。49. 孕镶金刚石钻头中金刚石在胎体中的含量用浓度表示， 当金刚石的体积占胎体工作层体积 1/4 时浓度为 100%，全部是金刚石则浓度为 400%。岩石越坚硬致密，金刚石质量好， 粒度细，浓度宜较低；唇面比压较大时可选较高的浓度。常用浓度 70%120%，过高了将影响胎体的包镶能力和钻速。50. 以超顶为例（如图），牙轮与地层接触母线上 x 点，由 b 引起的的速度 Vb x 呈直线分布，oa 段向前， ob 段向后，

32、vbo=0。由 c 引起的速度vcx 也呈直线分布方向向后，在b 点 vcb=0。速度合成后，牙轮相对于岩石的滑动速度呈直线，与ab 线交于 M 点， vsM=0 为纯滚动点， bM 段向后滑动， aM 段向前滑动。滑动速度随超顶距c 的增大而增大。51. 钢粒钻进的井底工作过程： 圆柱形钢粒在钻头轴向和回转力（联系力）作用下在孔底不断翻滚，以动压入体积破碎方式和动疲劳破碎方式页眉内容破岩。圆柱形钢粒在孔底翻滚给岩石一个微动载作用，产生跳跃式体积破碎。 当钢粒逐渐被磨成椭球形，众多钢粒的重复碾压使裂纹加深加密 动疲劳破碎。往往新鲜的圆柱形钢粒以第一种破岩方式为主， 被磨圆的钢粒以第二种破岩方式

33、为主。52. 在整个钢粒钻进回次钻程中泵量除了排粉、冷却功能外，还在孔底钢粒的补给、分选中起主要作用。生产中水口将逐渐被磨短，钢粒被磨小，但水口处的流速将加快， 使钻头处工作钢粒数量减少。 因此，在整个回次钻程中应分段逐次改小泵量，称为 “改水 ”。53. 机械钻速 单位时间内的钻探进尺数 vm=H /t，其中 t 为纯钻进时间。回次钻速 从钻具下入钻孔到提出钻具的整个回次过程的单位时间进尺vR=H R/(t+t 1)，其中 t1 为辅助作业时间，包括：起下钻、冲孔、扫孔、立轴倒杆、接长钻杆、卡取岩心、更换钻头等时间。 最优规程 在一定地质条件和钻进方法下，为保证钻孔质量，获取最低钻进成本或最

34、高钻速而选择的钻进参数搭配。54. 在加压钻进状态下的孔底实际钻压 =给进力 (钻具质量 +正的机械施加力 )-(冲洗液浮力 +孔内摩擦阻 )。减压钻进状态下的孔底实际钻压 =给进力 (钻具质量 +负的机械施加力 )-(冲洗液浮力 +孔内摩擦阻 )。55. 时间效应 岩石在切削具作用下，从发生弹性变形 -形成剪切体 -跳跃式吃入一定深度，需要一短暂时间。切削具要在岩面停留短暂时间 t，使裂隙发育至自由面形成剪切体。如果转速超过临界值(n n0 ) 切削具作用于岩面时间t，裂隙尚未发育载荷便移走了，造成表面破碎。56. 在钻速 vm（P-W）式中 W 为门限钻压，它是 ab 线在钻压轴上的截距（

35、如图） ，相当于切削具开始压入地层时的钻压，取决于岩层性质。57. 与回转钻进相比，冲击回转钻进只要用不大的冲击力，便可破碎坚硬岩石；在可钻性级，部分级的岩石中，钻进效果尤为突出。冲击回转钻进可不仅可提高效率和钻头寿命，而且还可解决 “堵心 ”、 “打滑 ”、 “防斜 ”等问题。页眉内容58. 以阀式正作用液动冲击器为例（如图） 。阀式正作用冲击器以液体压力推动冲锤下行冲击，弹簧力复位。冲锤5 在簧 6 作用下处上位，中孔被活阀4盖住，液流瞬间被阻，液压水锤使冲锤和活阀一同下行，压缩阀簧和锤簧；活阀下行时被阀座 9 限制与冲锤脱开， 液流经中心孔流向孔底， 液压下降，活阀在阀簧作用下返位；冲锤

36、在惯性作用下冲击铁砧7，冲击能量经铁砧 岩心管接头 钻头。59. 压差式斜面蝶状阀片为圆形 （如图），两面带有斜面，靠阀片左右摆动实现阀体变位。压缩空气 P由风动冲击器上接头进入气室A ，经开启的左侧气孔沿 B 进入下气室，推动活塞上行。产生压差后，蝶状阀片在压差作用下摆动变位， 阀的右翼开启而左翼盖严。于是压缩气体经开启的右侧气孔沿 C 向进入上气室，推动活塞向下运动产生一次冲击作用。60. 最优冲击间隔 两次冲击之间切削刃回转一个角度， 使两次冲击间的岩脊能被全部剪崩或切削掉的最大间隔，常用相邻两次冲击间的最优夹角表示。反映了转速与冲击频率之间的关系，由此可确定P、 Q 中的 n。61.

37、采用液动或风动冲击回转钻进时，对钻头的要求：因为承受冲击荷载、轴向静载和扭矩， 刚体材料强度要高于普通钻头， 多采用圆柱状、 八角状和球齿硬质合金切削具， 且出刃量较大； 取心冲击钻头壁厚较普通取心钻头厚， 钻头体长度较长；钻头体多呈多边形，以增大通水、通气面积。62. 钢丝绳冲击钻进借助一定重量的钻头，在一定的高度内周期地冲击井底，使岩石破碎而获得进尺。 在每次冲击之后， 钻头在钢丝绳带动下回转一定角度，从而使钻孔得到规则的圆形断面。 应用范围：大直径水井、露天矿山爆破孔、基桩孔、连续墙钻孔及其它工程孔，只能钻进垂直孔。63. 振动钻进借助偏心轮实现振动钻进， 广泛用于工程取样及海底浅层取样

38、钻进等方面。 钻具只有轻微振动钻头没有进尺， 超过 “起始频率 ”后钻具开始切入岩层，随着频率的提高钻速也增加。超过起始振幅A0 后钻速增加，0随频率、A钻具断面尺寸和地层条件而变化。 增大偏心矩， 在坚实土层中钻效提高。 为提高回次钻速存在着最优回次长度。页眉内容64. 岩心采取率 在回次钻进中实际取出的岩心长度与实际进尺的比值。影响岩矿心采取率与品质的自然因素：钻进坚硬、致密、完整的岩矿时，采心率高，能保持其原生结构。钻进松散、破碎、节理发育的岩矿时岩矿心的采取率低（甚至取不上岩矿心），原生结构也遭到破坏； 钻进强研磨性地层， 钻进效率低，岩矿心受外力作用时间长， 影响岩矿心采取的品级和采

39、取率。 人为因素： 钻进方法选择不合理，钻具结构选用不合理，钻进规程选择不当，操作方法不正确。65. 普通单管钻具 是最简单的取心钻具。适用于结构致密完整的岩石。单动双管设置内管容纳岩心， 冲洗液从二管之间流动， 避免对岩心的直接冲刷。 内管设置单动、缓冲装置，钻进时不随外管转动， 避免了钻具转动对岩心的不良影响。在钻具中设置隔水和分流装置，能获得较高的取心质量。适用于松散、破碎、节理发育的难取心地层。66. 反循环钻进时，冲洗液在孔底的流动方向与传统钻进工艺相反。由于孔底冲洗液的流动方向与岩矿心进入岩心管的方向一致，所以有利于岩心进入，不易受到冲蚀，从而对提高岩矿心采取率和质量有好处。67.

40、 喷射式孔底反循环钻具在一般钻具上增设了喷嘴、混合室、喉管、扩散管、分水接头等元件。高压冲洗液沿钻杆进入喷嘴 4，高速射入扩散管 5 并形成负压区。在压差作用下，岩心管 8 中液体被吸到喷射器与高速液流混合，进行能量传递和交换后流入喉管 13；再经扩散管和出水孔 11 或弯管排出，一部分沿钻杆外环返回地面；一部分在负压下流向孔底，冲洗孔底。从而形成孔底反循环。68. 绳索取心钻具 （示意图在试卷中应给出） 极大地减少了起下钻具的时间，增加纯钻进时间，总的钻效高，且这种趋势随孔深的增大而增大。岩心堵塞后能即时报警，岩心采取率高，地质效果好。钻杆与孔壁间隙小，钻头寿命比普通钻头寿命高。降低钻探成本。缺点：钻杆的内径大而管壁薄，钻头壁较厚，碎岩功耗较大，绳第 39题页眉内容索取心配套设备一次性投资较大。(1) 捞矛机构由捞矛头 2 和回收管 4 等组成。取心时下放打捞器，打捞钩抓住捞矛头，向上提升回收管使弹卡收拢，从而把内管总成提升上来。(2) 弹卡定位机构：内管总成在钻杆内下放时弹卡外张，一旦到达外管的弹卡室可防止内管向上串动。内管总成轴承上部与外管一起旋转，以免弹卡磨损。(