地質(zhì)勘查鉆探

1、緒論1鉆探：有動(dòng)力機(jī)（電機(jī)、柴油機(jī)）帶動(dòng)鉆機(jī)回轉(zhuǎn)，并由鉆機(jī)供給鉆桿柱一定的軸向壓力和扭拒，從而使鉆頭勊 取巖石，達(dá)到不斷向深部鉆進(jìn)，獲取地質(zhì)資料的目的。2鉆探工作的基本作業(yè)：破碎巖石、清除巖屑、維護(hù)孔壁3項(xiàng)必需的工作環(huán)節(jié)。3鉆探工作包括：鉆進(jìn)和升降兩個(gè)必要的基本作業(yè)程序（或稱工序）。4鉆探工作的兩項(xiàng)重要內(nèi)容巖心采取和防止鉆孔彎曲5鉆孔要素：即鉆孔直徑、鉆孔方向和鉆孔深度6鉆進(jìn)方法的分類? 按鉆頭所用切削材料分類：金剛石鉆進(jìn)、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)、鋼粒鉆進(jìn)? 按碎巖方式分類：回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、沖擊鉆進(jìn)、沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、回轉(zhuǎn)沖擊鉆進(jìn)。? 按沖洗液循環(huán)方式鉆進(jìn)：正循環(huán)鉆進(jìn)、反循環(huán)鉆進(jìn)、孔底局部反循環(huán)鉆進(jìn)? 按鉆進(jìn)目的

2、分類：地質(zhì)鉆進(jìn)、石油鉆進(jìn)、水井鉆進(jìn)、工程施工鉆進(jìn)7根據(jù)孔深，鉆孔可分為：?淺孔，o 150m常用于物探地質(zhì)調(diào)查，水文及工程地質(zhì)勘查。?中深孔，150 1 000m，為勘探一般礦藏時(shí)所采用。?深孔，I 000m以上，一般為勘探開發(fā)石油以及科學(xué)深鉆時(shí)采用。第一章1鉆探設(shè)備：從事鉆探工作所使用的全套技術(shù)裝備2鉆探設(shè)備要滿足下列要求：保證高效率，工藝過程連續(xù)，生產(chǎn)過程機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，操作安全、使用可 靠、易于控制、調(diào)節(jié)和檢修，安裝、拆卸和運(yùn)輸性能良好。3鉆機(jī)的作用：是實(shí)施鉆具的回轉(zhuǎn)和給予軸向壓力，以破碎巖石加深鉆孔，完成從孔內(nèi)起下鉆具或升降套管等 工作。4進(jìn)行鉆探工作時(shí)，鉆探工藝要求鉆機(jī)能完成的

3、工序是： 提供使鉆桿柱及碎巖鉆具（鉆頭）回轉(zhuǎn)的動(dòng)力； 具有能使鉆桿柱及碎巖鉆頭繼續(xù)前進(jìn)的能力，以達(dá)到不斷破碎巖石、連續(xù)鉆進(jìn)的目的； 當(dāng)鉆頭磨鈍后、需要提取巖心及處理有關(guān)井內(nèi)事宜時(shí)，鉆機(jī)具有使鉆桿柱及鉆進(jìn)工具提出孔口及再下入孔內(nèi) 繼續(xù)下一個(gè)回次鉆進(jìn)的能力。5回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)可分為立軸式、轉(zhuǎn)盤式二大類。6立軸式回轉(zhuǎn)巖心鉆機(jī)由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、給進(jìn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、操縱裝置及機(jī)座等基本部分組成。7 回轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)與性能必需滿足以下要求： 回轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)速和扭矩的性能應(yīng)能適應(yīng)鉆進(jìn)工藝孔內(nèi)情況變化的要求。 要求回轉(zhuǎn)器能反向回轉(zhuǎn) 回轉(zhuǎn)器應(yīng)有良好的導(dǎo)向作用 根據(jù)使用要求回轉(zhuǎn)器應(yīng)能在一定范圍內(nèi)變更傾角，可鉆進(jìn)不同方向的鉆孔

4、 回轉(zhuǎn)器應(yīng)做到回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，震動(dòng)擺動(dòng)小8 給進(jìn)機(jī)構(gòu)任務(wù)是：稱 量鉆具重量；進(jìn)行加壓或減壓鉆進(jìn)一一調(diào)節(jié)和保持孔底鉆頭上的軸向壓力和鉆進(jìn)速度； 并根據(jù)鉆頭的鉆進(jìn)速度給進(jìn)鉆具，保證鉆頭連續(xù)不斷地鉆孔；平衡鉆具重量；倒桿、提動(dòng)和懸掛鉆具；強(qiáng)力 起拔鉆具等。9給進(jìn)機(jī)構(gòu)，其性能應(yīng)滿足以下工藝要求： 根據(jù)地層性質(zhì)、鉆進(jìn)方法、鉆頭類型和直徑，無級(jí)調(diào)節(jié)軸心壓力。 能無級(jí)地調(diào)節(jié)鉆進(jìn)速度，最好能自動(dòng)調(diào)節(jié) 有快速提升和一定的起重能力 應(yīng)能準(zhǔn)確迅速地反映孔內(nèi)情況，以便及時(shí)掌握和分析孔內(nèi)情況，調(diào)整鉆進(jìn)工藝或采取處理措施，因此要具有 定的觀測(cè)裝置，如孔底壓力、進(jìn)尺和鉆速的觀測(cè)儀表等。 要盡可能縮短輔助工序時(shí)間10傳動(dòng)機(jī)構(gòu)任

5、務(wù)是：傳遞與切斷動(dòng)力：變速與變矩，實(shí)現(xiàn)柔性傳動(dòng)和過載保護(hù)，分配動(dòng)力與換向；改變運(yùn)動(dòng)形 式，如將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)及驅(qū)動(dòng)儀表等。11鉆機(jī)的技術(shù)參數(shù)是選擇鉆機(jī)、使用鉆機(jī)及評(píng)價(jià)鉆機(jī)的重要依據(jù)。12鉆機(jī)的技術(shù)參數(shù)包括鉆機(jī)的能力參數(shù)、各工作機(jī)構(gòu)的工作參數(shù)，配備動(dòng)力機(jī)的有關(guān)參數(shù)、鉆機(jī)的重量及總體 尺寸等。13鉆機(jī)的技術(shù)參數(shù)有 3種：基本參數(shù)、主要參數(shù)和一般參數(shù)。14鉆機(jī)仍以鉆進(jìn)深度為基本參數(shù)。15選用、評(píng)價(jià)鉆機(jī)的原則鉆進(jìn)能力回轉(zhuǎn)系統(tǒng)鉆機(jī)給進(jìn)系統(tǒng)16鉆探對(duì)鉆機(jī)的要求 具有適合鉆進(jìn)規(guī)程需要的轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)范圍，以便有效的破碎巖石； 向鉆頭傳遞足夠的軸心壓力，并有適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)范圍，以適應(yīng)最優(yōu)的鉆壓選擇。能完成升降

6、鉆具工作，并能隨鉆具的變化而改變提升速度。 具有可變換鉆進(jìn)角度的功能。 具備處理孔內(nèi)事故，糾斜的功能。 工作平穩(wěn)，重量輕，尺寸小，美觀大方。17沖洗泵（泥漿泵）在鉆探工作中的作用（1）清除巖屑（2）冷卻、潤(rùn)滑鉆頭和鉆具；（3）保護(hù)井壁（4）供給鉆具能量（5）輸送特種物質(zhì)（6）判斷孔內(nèi)情況18泵按工作原理分為三大類：葉輪泵、容積泵、噴射泵19鉆塔對(duì)鉆塔的基本要求應(yīng)有足夠的承載能力，保證滿足正常及特殊情況下的起下鉆具、套管的需要。 應(yīng)有足夠的高度和有效空間3 鉆塔的結(jié)構(gòu)要合理，盡可能使鉆塔輕便、易拆卸、好搬運(yùn)20巖心鉆具是由鉆頭、巖心管、異徑接頭、鉆桿柱、連接接頭和水龍頭等組成。21鉆桿柱的功用

7、在鉆探工作中，鉆桿柱從地表把鉆機(jī)的動(dòng)作和動(dòng)力傳遞給井底的鉆頭 同時(shí)它又是洗井液沖洗井底和冷卻鉆頭必需的液流通道。 鉆桿內(nèi)受高壓，表面承受著磨損。 輸送巖心或巖心提取器的通道。 投送卡取巖心的卡料，輸送測(cè)斜儀器以及輸送材料等。 桿柱是鉆探工作的一個(gè)關(guān)鍵組件和重要環(huán)節(jié)。22鉆桿使用的優(yōu)化變換使用方式綜合使用方式第二章1巖石按成因分為：巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。巖漿巖：內(nèi)力地質(zhì)作用的產(chǎn)物，系地殼深處的巖漿沿地殼裂隙上升冷凝而成。沉積巖：在地表?xiàng)l件下母巖風(fēng)化剝蝕的產(chǎn)物，經(jīng)風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積和固結(jié)等成巖作用而形成的巖石。 變質(zhì)巖：沉積巖、巖漿巖或變質(zhì)巖本身在地殼中受到高溫高壓及化學(xué)活動(dòng)性流體的影響而變

8、質(zhì)形成的巖石。2巖石的結(jié)構(gòu)：巖石的微觀組織特征，它與礦物粒度的大小、形狀和表面特征有關(guān)，反映了巖石非均質(zhì)性和孔 隙性。巖石構(gòu)造：是表示巖石宏觀組織特征，它說明礦物顆粒之間的組合形式和空間分布狀況，它決定了巖石的各 向異性和裂隙性。3巖石可鉆性：是表示鉆進(jìn)過程中巖石破碎的難易程度。意義：巖石可鉆性是合理選擇鉆進(jìn)方法、鉆頭類型和結(jié)構(gòu)、鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)的依據(jù)，也是制訂鉆探生產(chǎn)定額和 編制鉆探生產(chǎn)計(jì)劃的依據(jù)。4巖石可鉆性的影響因素：1）巖石性質(zhì)對(duì)可鉆性的影響，主要因素有：巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、密度、孔隙度、含水 性及乏水性；巖石的力學(xué)性質(zhì)，如硬度、強(qiáng)度、彈性、脆性、塑性及研磨性等。一般地說，造巖礦物

9、中石英多、膠結(jié)牢固、顆粒細(xì)小、結(jié)構(gòu)致密、未經(jīng)風(fēng)化和蝕變時(shí)，巖石可鉆性差；巖石硬度和強(qiáng)度高、 研磨性強(qiáng)，巖石破碎就比較困難，巖石可鉆性也差。2) 鉆探技術(shù)條件對(duì)可鉆性的影響，主要有：鉆探設(shè)備的類型、鉆孔直徑和深度、鉆進(jìn)方法、碎巖工具的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量等。例如，沖擊鉆進(jìn)在堅(jiān)硬的脆性巖石中具有較好的鉆進(jìn)效果，而回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)在軟的塑性巖 石中可以獲得較好的碎巖效率。3) 鉆探工藝因素對(duì)巖石可鉆性的影響，主要有：加在鉆頭上的壓力、鉆頭的回轉(zhuǎn)速度、沖洗液的類型、鉆 孔巖粉清除情況等。5巖石可鉆性劃分方法有：用巖石力學(xué)性質(zhì)評(píng)價(jià)巖石的可鉆性用實(shí)鉆速度評(píng)價(jià)巖石的可鉆性用微鉆速度評(píng)價(jià)巖石的可鉆性 用碎巖比功評(píng)價(jià)巖石的可鉆性

10、6巖石作用的主要方式有三種，即：切削一剪切型；沖擊型；沖擊一剪切型。7碎巖刃具一般具有各種各樣的形狀，在研究時(shí)一般簡(jiǎn)化為平底圓柱形壓頭和球形壓頭對(duì)巖石的作用9 軸向力和切向力共同作用下巖石的應(yīng)力分布分為正應(yīng)力區(qū)(I)、拉應(yīng)力區(qū)(n)和過渡區(qū)(川)。10碎巖工具對(duì)巖石的作用有哪些特點(diǎn)？(1) 軸向力與切向力共同作用時(shí)，可視為碎巖工具對(duì)孔底巖石表面以某一角度施加作用力。巖石破碎效果將由此作用力的數(shù)值和方向來決定。(2 )軸向力與切向力共同作用時(shí)，碎巖工具下方巖石中產(chǎn)生不均勻的應(yīng)力狀態(tài)。(3)當(dāng)巖石中出現(xiàn)拉應(yīng)力時(shí)，在其他條件相同的情況下，在拉應(yīng)力區(qū)開始破碎。11巖石的變形破碎方式按破碎特點(diǎn)和鉆進(jìn)效果

11、，巖石破碎方式可有3種I表面破碎區(qū)；n疲勞破碎區(qū)；川體積破碎區(qū)11壓模壓入巖石時(shí)破碎過程是呈循環(huán)式的。即從巖石彈性變形、塑性變形、形成主壓力體、剪切體剪出、壓模 跳躍下落完成一個(gè)循環(huán)，然后再開始一個(gè)新的破碎循環(huán)。12巖石在外載作用下的破碎過程共同點(diǎn)：(1) 巖石破碎過程的發(fā)展不是隨載荷的增加而平穩(wěn)進(jìn)行的，(2) 只有當(dāng)載荷達(dá)到某一定值時(shí)，才能產(chǎn)生大體積剪切破碎，(3) 當(dāng)載荷不足以產(chǎn)生大剪切時(shí)，在巖石中產(chǎn)生壓裂或壓皺作用，形成裂隙。(4) 載荷過小時(shí)，在巖石表面形成微小裂紋(5) 在實(shí)際鉆進(jìn)中，在軸向力和水平力(轉(zhuǎn)矩)作用下破碎巖石時(shí)，實(shí)際上是一個(gè)由數(shù)個(gè)小剪切和一個(gè)大剪切組 成的不斷循環(huán)的過程

12、。13衡量巖石破碎效果的功耗準(zhǔn)則關(guān)于破碎巖石時(shí)消耗的能量與破碎產(chǎn)物的關(guān)系，存在著兩種定律一即黎金格爾定律和基爾別切夫定律。黎金格爾定律認(rèn)為：固體破碎功與破碎過程中物體表面積的增加成比例。即：隨著粉碎度的增加破碎功與破碎產(chǎn)物粉碎度的關(guān)系是指數(shù)關(guān)系。基爾比切夫定律認(rèn)為：破碎功與物體破碎的體積成比例。基爾比切夫定律則是直線關(guān)系。第三章第一節(jié)1鉆進(jìn)方法：是指在鉆探或鉆井工程中，向地下鉆孔(井)時(shí)，破碎孔(井)底巖石的方法及技術(shù)措施的總稱。2鉆進(jìn)方法分類根據(jù)破碎巖石的外力作用性質(zhì)及方式，鉆進(jìn)方法可以分為沖擊鉆進(jìn)、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)以及振動(dòng)鉆進(jìn)等；在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中，按回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)破碎巖石所使用的磨料，又分為

13、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)、鉆粒鉆進(jìn)和金剛石鉆進(jìn)、牙輪鉆 進(jìn)等。3硬質(zhì)合金鉆進(jìn)：利用鑲焊在鉆頭體上的硬質(zhì)合金切削具作為碎巖的工具的鉆進(jìn)方法。適用于軟巖層及中硬巖層的鉆進(jìn)工作，即可鉆進(jìn)14級(jí)軟的沉積巖及中硬的 57級(jí)及部分8級(jí)巖漿巖和變質(zhì)巖。4硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的特點(diǎn)：1 )由于切削具固定在鉆頭體上，它可以鉆進(jìn)任意傾角的鉆孔，不受孔向、孔徑和孔深的限制。2 )可以根據(jù)不同的巖性和要求，合理地設(shè)計(jì)和選擇鉆頭的結(jié)構(gòu)，以便在不同的巖層中取得較優(yōu)的效果，并 滿足工作要求。3 ）鉆進(jìn)中操作簡(jiǎn)便，容易掌握。4）鉆孔質(zhì)量容易保證，巖心采取率較高，孔斜較小。5影響硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的主要因素：1）巖層性質(zhì)：2）鉆頭方面： 硬質(zhì)合金的性能

14、：如硬度、強(qiáng)度、韌性和抗磨性能等； 硬質(zhì)合金切削具的形狀、規(guī)格等； 切削具在鉆頭體上的排布形式和數(shù)量； 鑲焊的方法及質(zhì)量。3）鉆進(jìn)規(guī)程和操作技術(shù)，如所采用的鉆壓，轉(zhuǎn)速和泵量等。6硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的過程，實(shí)際上是硬合金切削具在外載作用下不斷破碎巖石和巖石不斷磨損硬質(zhì)合金切削具的 過程。7硬合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過程，可分為塑性巖石的碎巖情況和脆性巖石的碎巖情況。8對(duì)塑性巖石來說，切入深度ho與軸向壓力Py成正比，而與切削具的寬度b，刃尖角3的正切，以及巖石的抗壓入強(qiáng)度成反比。=0.88 0. 979切削具上的作用力給進(jìn)力Py切削力Px10衡量切削具的磨損，常采用下列指標(biāo)：（1 ）絕對(duì)磨損，是切削具高度的

15、磨損，也稱總磨損（2 ）相對(duì)磨損，可分為：?jiǎn)挝粫r(shí)間的磨損單位進(jìn)尺的磨損單位摩擦功的磨損11切創(chuàng)具高度的計(jì)算方法:Py；(R-r)tg :2 fPy二(R r)nt(R - r)tg 1d 巖石的壓入硬度;f巖石與切削具的摩擦系數(shù)；R-rR+r切削具寬度；鉆頭平均直徑；n切削具刃尖角 3和摩擦角0所決疋的12硬質(zhì)合金定型產(chǎn)品形狀：片狀、柱狀、針狀13硬質(zhì)合金切削具形狀的確定和選擇應(yīng)考慮的因素:（1）有利于破碎巖石；（2）有利于抗磨損；（3）有利于抗斷、抗崩；（4）有利于鑲焊和修磨。14取心式硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素鉆頭體；切削具的出刃；切削具的鑲焊角度；切削具在鉆頭上的排列和布置；切削具的數(shù)目；水

16、口、水槽 的形式與數(shù)目等。15切削具在鉆頭底面的排列，有均布排列和密集排列兩種類型16取心式硬質(zhì)合金鉆頭分為磨銳式硬合金鉆頭：是指鉆頭磨鈍后可修磨銳利的鉆頭。只適應(yīng)于研磨性小的軟及中硬巖石。17全面鉆進(jìn)一一鉆進(jìn)中不采取巖心，全面破碎孔底巖石。全面鉆進(jìn)所使用的鉆頭一一全面鉆頭。全面鉆頭包括硬質(zhì)合金全面鉆頭、金剛石全面鉆頭、鋼粒全面鉆頭、牙輪鉆頭和螺旋鉆頭等。18依刀翼的數(shù)目，刮刀鉆頭分為：（1）兩翼刮刀鉆頭（魚尾鉆頭）；（2 ）三冀亂刀鉆頭；（3 ）四冀刮刀鉆頭。19鉆進(jìn)規(guī)程：是指為提高鉆進(jìn)效率、降低成本、保證質(zhì)量所采取的技術(shù)措施，通常指可由操作者人為改變的參數(shù)組合。在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中主要的鉆進(jìn)參數(shù)有

17、：鉆壓、轉(zhuǎn)速、沖洗介質(zhì)的品質(zhì)、單位時(shí)間內(nèi)沖洗介質(zhì)的消耗量（沖洗液量或泵 量）等工藝參數(shù)。生產(chǎn)中有不同的鉆進(jìn)規(guī)程：最優(yōu)規(guī)程、合理規(guī)程、專用規(guī)程最優(yōu)規(guī)程：指在一定地質(zhì)條件和鉆進(jìn)方法下，為保證鉆孔質(zhì)量，獲取最高鉆速或最低鉆進(jìn)成本而選擇的鉆進(jìn)參 數(shù)搭配。20鉆壓是孔底碎巖的必要條件。鉆壓的大小決定著碎巖的方式和特點(diǎn)，它直接影響鉆進(jìn)速度。機(jī)械鉆速與鉆壓的關(guān)系是：機(jī)械鉆速隨著鉆壓的增加而不斷地增大。具體可分為3個(gè)階段：表面破碎階段、疲勞破碎階段、體積破碎階段。21在鉆探中，將由泵送入孔內(nèi)的沖洗液的流量稱為沖洗液量或泵量22最優(yōu)回次鉆程時(shí)間的確定1）利用VM t和VR-1兩曲線的交點(diǎn)來確定 to，在鉆進(jìn)過程

18、中，隨時(shí)計(jì)算 VM= VR=H/（t+T ）。當(dāng)兩者相等時(shí)，此時(shí)間即為最優(yōu)鉆程時(shí)間to ,即結(jié)束鉆程而起鉆。2）利用回次進(jìn)尺曲線的相應(yīng)切點(diǎn)來確定to如圖所示，起下鉆所需的時(shí)間為T,在橫坐標(biāo)0點(diǎn)的左邊確定 A點(diǎn)，使OA=T 當(dāng)直線AB與H-1曲線相切時(shí)，to=為最大值，也即 VR為最大值。與該切點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間即為to。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)某一孔深的 T確定后，即A點(diǎn)確定后，可依 A點(diǎn)為中心，用一直尺的邊代替AB,隨著鉆進(jìn)，不斷繪出 H-t曲線。當(dāng)直尺與曲線相切時(shí)，便可結(jié)束鉆程而起鉆。進(jìn)尺丹23不同地層的鉆進(jìn)特點(diǎn)松軟及較軟地層中鉆進(jìn): 該類巖層容易切入，所以應(yīng)選用適當(dāng)?shù)你@壓，使切刃切入巖石適當(dāng)深度后，

19、應(yīng)盡量采用快的轉(zhuǎn)速，以提高機(jī)械鉆速。選用的規(guī)程應(yīng)為：適當(dāng)?shù)你@壓、較快的轉(zhuǎn)速及較大的泵量，即采用“中壓、 快轉(zhuǎn)、大泵量”的鉆進(jìn)規(guī)程。同時(shí)選用優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)孔，以保護(hù)孔壁。中硬地層的鉆進(jìn) ：應(yīng)選用大鉆壓、中轉(zhuǎn)速和適當(dāng)?shù)谋昧?，一般稱為“大壓、中速、中泵量”的鉆進(jìn)規(guī)程。 裂隙及高研磨性地層中的鉆進(jìn)：在高研磨性巖層，應(yīng)充分發(fā)揮大鉆壓的作用，選用適當(dāng)小的轉(zhuǎn)速和較大的泵量， 使孔底保持清潔，以減小磨損。在鉆頭選用上，可選用抗磨性能強(qiáng)的磨銳式硬合金鉆頭或自磨式硬合金鉆頭。在裂隙地層，應(yīng)選用較低的鉆壓、中等轉(zhuǎn)速、中等泵量。鉆速要求應(yīng)適當(dāng)，以避免切削具崩斷和鉆孔偏斜。在鉆 頭選用上，應(yīng)選用抗崩刃和抗折斷能力強(qiáng)的（負(fù)前

20、角）鉆頭。第二早第一節(jié)1牙輪鉆頭以其牙輪爪間的焊接方式不同，分為有體式鉆頭和無體式鉆頭兩種。2牙輪鉆頭的基本參數(shù) 1 ）鉆頭直徑2）牙輪軸線偏移值（移軸） 3）牙輪軸線與鉆頭軸線夾角3 4）牙輪的形狀及布置5）牙輪上牙齒的布置3牙輪鉆頭的碎巖原理1 ）沖擊、壓碎作用鉆進(jìn)時(shí)，加在鉆頭上的軸心載荷（靜載），使牙齒壓碎巖石，這就是壓碎作用。鋼齒鉆頭的壓入壓碎是尖楔工具對(duì)巖石的壓入壓碎過程，而鑲硬合金的球齒鉆頭，則是球形工具壓入壓碎巖石 的過程。同時(shí)，鉆頭旋轉(zhuǎn)時(shí)，牙輪的縱向振動(dòng)，產(chǎn)生沖擊載荷（動(dòng)載），使牙齒沖擊破碎巖石，稱為沖擊破碎。2）剪切破碎作用牙輪齒對(duì)巖石的剪切破碎作用，是由于牙齒相對(duì)孔底巖石的

21、滑動(dòng)而產(chǎn)生的。產(chǎn)生滑動(dòng)的主要因素是由于牙齒布置時(shí)的超頂、移軸和復(fù)錐而產(chǎn)生的。第二早第二節(jié)1金剛石鉆頭鉆進(jìn)的特點(diǎn) 鉆進(jìn)效率高，特別是在巖石硬度大的地層，鉆進(jìn)效率提高的幅度較大。 鉆孔質(zhì)量好，巖心采取率比較高，而且?guī)r心完整、光滑。 金剛石鉆進(jìn)的鉆孔彎曲較小。 孔內(nèi)事故少，應(yīng)用范圍廣。 備輕，勞動(dòng)強(qiáng)度低，鉆探成本小。2金剛石在胎體端面的出刃值必須遵守下列幾條原則（1）保證在正常的泵壓條件下巖粉能從鉆頭端面順利通過；（2）金剛石出露刃在鉆進(jìn)時(shí)不易被折斷；（3）金剛石在胎體中包鑲牢固。3選擇金剛石鉆頭的原則：（1 ）軟至中硬和完整均質(zhì)巖層，一般宜用天然表鑲鉆頭、復(fù)合片鉆頭、聚晶鉆頭，部分可用燒結(jié)體鉆頭。

22、（2）硬至堅(jiān)硬致密的巖層（712級(jí)），一般宜用孕鑲鉆頭，或細(xì)粒表鑲金剛石鉆頭。（3 ）在破碎、軟硬互層、裂隙發(fā)育或強(qiáng)研磨性巖層，如煤系地層，宜用耐磨性好的、補(bǔ)強(qiáng)的電鍍?cè)需傘@頭。（4 ）強(qiáng)研磨性巖層，用高耐磨性胎體；中等研磨性巖層，用中等耐磨性胎體；弱研磨性巖層，選用低耐磨性胎 體。復(fù)雜巖層，研磨性越強(qiáng)、越硬，選用金剛石品級(jí)好、粒度相對(duì)細(xì)的鉆頭。（6 ）強(qiáng)研磨性、較破碎的巖層，在保證金剛石包鑲良好的條件下，選用金剛石濃度較高的鉆頭。反之，均質(zhì)致 密、弱研磨性的巖層，選用金剛石濃度較低的鉆頭。（7 ）巖層軟，排粉多，選用復(fù)合片鉆頭或聚晶鉆頭。4金剛石鉆進(jìn)規(guī)程包括：鉆壓、轉(zhuǎn)速和沖洗液量3個(gè)參量。影響

23、鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)的因素很多，主要有：巖層的性質(zhì)和特點(diǎn)、鉆頭的類型、所用設(shè)備和鉆具的性能、鉆孔的直徑和深度，其他工第三章第四節(jié)1鋼粒鉆進(jìn)與硬質(zhì)合金鉆進(jìn)、金剛石鉆進(jìn)相比，最主要的特點(diǎn)是：作為碎巖磨料的鋼粒，不被固定在鉆頭上面， 而是在周圍巖石的限制下，靠鉆頭的底唇把鋼粒壓在其下，隨著鉆頭的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鋼粒在巖石上面不斷滾動(dòng)， 達(dá)到破碎巖石的目的。2鋼粒鉆進(jìn)的缺點(diǎn)和使用上的局限性：1 ）鋼粒鉆進(jìn)不適宜用小口徑鉆進(jìn)2）鋼粒鉆進(jìn)不能用于鉆進(jìn)小傾角的、接近于水平的鉆孔3）鋼粒鉆進(jìn)不能鉆進(jìn)大裂隙、空洞或涌水量大的地層4）對(duì)沖洗液量的調(diào)節(jié)和掌握，必須適應(yīng)孔底鋼粒分布及分選的要求3鋼粒鉆進(jìn)的碎巖方式 1 ）壓碎碎巖2

24、）壓裂碎巖3）井底脈動(dòng)沖擊作用4鋼粒鉆頭的功用：是將鉆桿柱傳來的軸向壓力及回轉(zhuǎn)力傳遞給鋼粒；同時(shí)，鉆頭的唇面把鋼粒壓向孔底，進(jìn) 行鉆進(jìn)。5良好的鋼粒鉆頭應(yīng)具有下列性能：1）應(yīng)能很好地壓住鋼粒，并能帶動(dòng)鋼粒沿孔底滾動(dòng)；2）應(yīng)能順利地流通沖洗液，排除巖粉；3 ）應(yīng)能適量并及時(shí)地向鉆頭底唇下面補(bǔ)充鋼粒，保證鉆進(jìn)正常；4 ）鉆頭應(yīng)耐磨，并應(yīng)在磨耗中保持良好的導(dǎo)砂性能和補(bǔ)砂性能。6鋼粒鉆進(jìn)規(guī)程包括：投砂方法及投砂量、鉆壓（軸向壓力）、轉(zhuǎn)速和沖洗液量（泵量）等方面。7鋼粒鉆進(jìn)的投砂方法有三種：即一次投砂法、結(jié)合投砂法和連續(xù)投砂法。其中以一次投砂法使用最為廣泛。8在鋼粒鉆進(jìn)中，鉆壓是保證鋼粒在孔底破碎巖石的

25、必要條件9合理的沖洗液量應(yīng)該是既能保證有效地將巖粉沖走、保持孔內(nèi)清潔，能使多余的鋼粒在外環(huán)間隙中呈懸浮狀 態(tài)；又不至將有用鋼粒沖走而破壞孔底的工作過程。第四章1鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)的特點(diǎn)：1）設(shè)備簡(jiǎn)單，重量小。2）鉆進(jìn)時(shí)鉆孔內(nèi)鉆井液不循環(huán)。3）鉆頭破碎巖石是不連續(xù)的。4）鉆頭是以自由落體方式?jīng)_擊巖石的。2鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)所使用的鉆具1）用來破碎巖石和取樣排屑的工具一鉆頭、沖擊鉆桿、鋼絲繩接頭、撈砂筒和取樣器等。2）起下套管的工具一各種變型套管、鉆具接頭、套管鞋、沖擊驅(qū)動(dòng)頭和滑動(dòng)裝置等。3）打撈事故的工具一撈繩矛、卡瓦、事故鉆頭和夾持器等。4）用來加速鉆進(jìn)、起下套管和打撈作業(yè)的輔助工具一各種鉗、套管、夾

26、具等。5） 沖擊鉆機(jī) 如仿蘇 CZ 20C, CZ 22，CZ 303鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)主要有：鉆具的重力、鉆具下降加速度、沖擊高度、沖擊次數(shù)和巖粉密度4沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)是鉆頭在靜壓作用下進(jìn)行回轉(zhuǎn)，同時(shí)輔以縱向沖擊動(dòng)載，從而形成以回轉(zhuǎn)切削和縱向沖擊相結(jié)合的碎巖鉆進(jìn)方法。5沖擊器根據(jù)所采用的動(dòng)力不同分為：（1）液動(dòng)沖擊器（2 ）風(fēng)動(dòng)沖擊器（3 ）機(jī)械作用式?jīng)_擊器6沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)用鉆頭的特點(diǎn)1）沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)鉆頭剛體承受沖擊荷載、軸向靜載和扭矩2）取心沖擊鉆頭壁厚較普通取心鉆頭厚3）鉆頭體的外形多呈多邊形4）鉆頭切削具承受大沖載5）切削具的出刃形式多為平底形，且出刃量較大。7沖擊回轉(zhuǎn)破巖機(jī)理 沖擊使

27、接觸應(yīng)力瞬間達(dá)極大，應(yīng)力集中，巖石產(chǎn)生裂紋。沖擊速度f巖石脆性f,裂隙發(fā)育f,不大的 沖擊能（數(shù)十焦耳）就可破碎極堅(jiān)硬的巖石。鉆頭上同時(shí)作用軸向靜載、沖擊力和回轉(zhuǎn)力矩。刃具具有沖擊碎巖和回轉(zhuǎn)碎巖兩者的特征。根據(jù)沖擊和回轉(zhuǎn)碎巖作用的主次，又將沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)分為沖擊-回轉(zhuǎn)和回轉(zhuǎn)-沖擊兩種碎巖形式。1）沖擊-回轉(zhuǎn)碎巖主要以沖擊載荷碎巖為主，軸向靜壓力主要用來克服鉆具的反彈力，改善沖擊能的傳遞?；剞D(zhuǎn)力矩主要是使切削具沿孔底剪切兩次沖擊間殘留的巖石脊峰。利用這種沖擊剪崩和回轉(zhuǎn)剪切作用，造成脆性巖石大顆粒巖體的剝離。隨巖石脆性與硬度增大，碎巖效果愈顯著。2）回轉(zhuǎn)-沖擊碎巖回轉(zhuǎn)-沖擊碎巖是把高頻低沖擊功，加在

28、一般回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的硬質(zhì)合金鉆頭或金剛石鉆頭上。主要用于小口徑鉆進(jìn)， 液動(dòng)沖擊器即屬此類。破巖機(jī)理：巖石受高頻沖擊力后，一方面在刃具接觸處產(chǎn)生應(yīng)力集中，增大了破碎體積；另一方面巖石內(nèi)部分 子被 迫振蕩而產(chǎn)生疲勞破壞并降低了強(qiáng)度，再加上軸向的靜壓和回轉(zhuǎn)切削，增加了破巖的效果。8沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)規(guī)程 1、鉆壓2、轉(zhuǎn)速3、泵壓和泵量第五章1螺旋鉆進(jìn)是一種干式回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法2 螺旋鉆進(jìn)的特點(diǎn)1）進(jìn)效率高。2） 低公害（無泥漿污染），低噪音（無振動(dòng)），低成本（效率高）3） 不使用沖洗液 4 ）孔壁穩(wěn)定5）可以隨時(shí)取樣 6） 般只能鉆進(jìn)松軟巖層3螺旋鉆分類 長(zhǎng)螺旋鉆短螺旋鉆環(huán)狀螺旋鉆4旋挖式鉆機(jī)主要由履帶式底盤、轉(zhuǎn)盤

29、平臺(tái)（含操作室）、鉆桿導(dǎo)向架、動(dòng)力頭、鉆桿、鉆具六部分組成。第六章1沖洗的實(shí)質(zhì)是：沖洗介質(zhì)在孔內(nèi)的連續(xù)或定期的循環(huán)，達(dá)到清洗孔底，攜帶和懸浮巖屑與巖粉，冷卻鉆頭， 保護(hù)孔壁等多種目的。由于鉆孔沖洗使用的主要是液體，因此常稱沖洗液。它在孔內(nèi)的循環(huán)，稱為鉆孔沖洗。2鉆孔沖洗液的功用1）、清洗孔底，攜帶和懸浮巖屑2）、冷卻鉆頭3）、潤(rùn)滑鉆頭和鉆具 4）、保護(hù)孔壁5）、其他功用3鉆探對(duì)沖洗液的要求1）沖洗液的性能應(yīng)能在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便適應(yīng)鉆進(jìn)各種復(fù)雜地層；2）沖洗液應(yīng)有良好的冷卻散熱能力和潤(rùn)滑性能；3）沖洗液在使用中應(yīng)能抗各種外界干擾，其性能基本保持穩(wěn)定。4）沖洗液的使用應(yīng)不妨礙或有利于取心

30、、防斜、測(cè)井等工作的進(jìn)行。5）沖洗液應(yīng)不腐蝕鉆具和地面的循環(huán)設(shè)備；沖洗液應(yīng)無毒和不污染環(huán)境。4鉆孔沖洗方式全孔正循環(huán)全孔反循環(huán)5沖洗液按介質(zhì)的不同，可分為：氣體液體6沖洗介質(zhì)的特點(diǎn)：1）清水特點(diǎn)是：易取、便宜、粘度小、沖洗效果好、冷卻能力強(qiáng)、相對(duì)密度低、可取得較高的機(jī)械鉆速。缺點(diǎn)是：在孔內(nèi)循環(huán)時(shí)，滲入地層的量大，由此引起地層的膨脹、分散、坍塌或掉塊；在水的沖蝕作用下， 一些巖層易被沖蝕和溶解；循環(huán)停止時(shí)對(duì)孔內(nèi)巖屑無懸浮能力。清水一般用于地層壓力不大的穩(wěn)定和非沖蝕性巖層，如大部分完整的巖漿巖和變質(zhì)巖等2）空氣特點(diǎn)：空氣的密度低、粘度小。在有足夠的流速下，孔底吹洗干凈，鉆進(jìn)效率高。缺點(diǎn)：空氣洗井需

31、要專門的空氣壓縮機(jī)，在濕孔和含水地層使用困難?？諝庀淳话阌糜谌彼貐^(qū)、干孔或嚴(yán)重漏失地層。用空氣作動(dòng)力的潛孔錘鉆進(jìn)；大口徑基巖中的水井鉆 探和露天礦爆破孔鉆進(jìn)等。3）泥漿特點(diǎn)：循環(huán)過程中在壓差作用下能在孔壁上形成泥皮而加固孔壁；在循環(huán)停止時(shí)泥漿能很決轉(zhuǎn)為溶膠狀而懸浮巖屑，防止由于巖屑沉淀而引起孔內(nèi)事故等；對(duì)鉆頭、牙輪軸承、鉆具和套管等有一定的潤(rùn)滑作用，可 減小其磨損。缺點(diǎn)：相對(duì)密度和粘度較大；鉆進(jìn)效率低；需要有專門的配漿材料；對(duì)環(huán)境有一定的污染等。泥漿是主要的常用沖洗液，現(xiàn)場(chǎng)稱泥漿為鉆探的“血液”。無固相沖洗液鉆井液用于裂隙發(fā)育、易坍塌和輕微膨脹的地層。在石油鉆井中，用于鉆井生產(chǎn)層，可 減輕

32、使用泥漿對(duì)油層的損害，這種無固相沖洗液稱為完井液。7選擇沖洗液的主要依據(jù)是：保證鉆進(jìn)過程中孔壁穩(wěn)定；減少鉆具的回轉(zhuǎn)阻力和震動(dòng)；預(yù)防鉆孔漏失或噴涌； 保持生產(chǎn)層的自然滲透性；保證高的巖礦心采取率和品質(zhì)；保證有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。8分散體系：一種物質(zhì)分散成粒子并均勻分布在具有其他物理化學(xué)性質(zhì)的另一物質(zhì)中的不連續(xù)相，這種物質(zhì)稱 做分散相。而其分散有這種物質(zhì)的另一物質(zhì)，稱為分散介質(zhì)。9泥漿的功能：（1）清洗孔底，冷卻鉆頭，潤(rùn)滑鉆具，攜帶和懸浮巖屑；（2）平衡地層壓力，維持孔壁穩(wěn)定，防止坍塌掉塊；（3 ）防止水敏巖層崩塌、垮孔、膨脹、縮徑；（4）泥皮造壁、防止?jié)B漏；（5）堵塞小的孔隙、裂隙漏水。10為保

33、證鉆探所鉆地層的要求，經(jīng)常對(duì)泥漿的哪些性能進(jìn)行測(cè)定？泥漿的相對(duì)密度和固相含量泥漿的流變性能（塑性粘度、表觀粘度、動(dòng)切力、靜切力）漏斗粘度濾失性能失水量和泥餅厚度以及含砂量、潤(rùn)滑性、膠體率和pH值等。泥漿的相對(duì)密度是泥漿的質(zhì)量與同體積水質(zhì)量之比。泥漿中的固相含量是指泥漿中固體顆粒占的重量或體積百分?jǐn)?shù)。流變性能包括：粘度、動(dòng)切力、靜切力、稠度系數(shù)、流動(dòng)指數(shù)等。泥漿粘度是泥漿作相對(duì)流動(dòng)時(shí)的內(nèi)摩擦阻力，以一定體積的泥漿通過給定的孔徑時(shí)所需的時(shí)間（T）來表示。泥漿的膠體率：是泥漿中粘土顆粒分散和水化程度以及保護(hù)懸浮狀態(tài)的粗略衡量。泥漿的穩(wěn)定性：表示泥漿靜止時(shí)粘土顆粒沉降的傾向。11泥漿處理劑：無機(jī)處理劑

34、有機(jī)處理劑無機(jī)處理劑大都是電解質(zhì)類化工產(chǎn)品，包括各種鹽和各種堿，個(gè)別情況也用一些酸。作用可分為：稀釋劑、降失水劑、絮凝劑、增粘劑、潤(rùn)滑減阻劑、起泡和消泡劑和頁巖穩(wěn)定劑等。13無機(jī)處理劑起的作用包括：分散作用，促使粘土顆粒分散；控制聚結(jié)，使粘土顆粒處于適度聚結(jié)的穩(wěn)定 狀態(tài)；調(diào)節(jié)泥漿的 pH值；沉淀除鈣和絡(luò)合作用；使有機(jī)處理劑溶解或水解；與有機(jī)處理劑交聯(lián)； 膠凝作用；配飽和鹽溶液；加重作用和堵漏作用（如重晶石和云母片）。14鉆井對(duì)造漿膨潤(rùn)土的要求：較低的相對(duì)密度、較好的流變特性；攜帶巖屑、清洗孔底的能力強(qiáng)；失水量?。?能形成薄而堅(jiān)韌的泥皮等，以保證機(jī)械鉆速高、孔內(nèi)清潔、孔壁穩(wěn)定。15復(fù)雜地層：是指

35、鉆進(jìn)時(shí)產(chǎn)生不同程度的鉆孔坍塌、掉塊、漏失、涌水或井噴、孔壁膨脹或縮小等孔內(nèi)復(fù)雜情 況的地層。16鉆進(jìn)復(fù)雜地層時(shí)，如果措施不當(dāng)，往往造成不同程度的鉆孔坍塌、掉塊、漏失、涌水或井噴、孔壁膨脹或縮 小等孔內(nèi)復(fù)雜情況，鉆進(jìn)效率低，鉆孔質(zhì)量差，鉆進(jìn)成本高，甚至出現(xiàn)不能繼續(xù)鉆進(jìn)和造成鉆孔報(bào)廢的嚴(yán)重 后果。17力學(xué)不穩(wěn)定地層：是指受地質(zhì)成因或受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響造成的破碎地層淺部的力學(xué)不穩(wěn)定地層包括流砂、砂礫松散地層，具體如風(fēng)化殘積層、沖積層和洪積層、流砂層等。 深部的力學(xué)不穩(wěn)定地層主要有破碎地層和裂隙地層，具體如斷層破碎帶和交叉斷裂裂隙形成的硬脆碎地層。18遇水不穩(wěn)定地層：鉆進(jìn)中遇到這類地層是指孔壁與沖洗液接觸

36、，因而產(chǎn)生松散、溶脹、剝落、溶蝕等孔壁失 去穩(wěn)定性的地層，故亦稱水敏性地層1） 遇水松散地層 2 ）遇水溶脹地層 3）遇水剝落地層 4 ）遇水溶解地層19漏失地層 根據(jù)漏失的嚴(yán)重程度可分為：（1）輕微漏失：（2）中等漏失：（3）嚴(yán)重漏失：20孔內(nèi)復(fù)雜情況一一復(fù)雜地層的深度、厚度、孔徑變化；漏失層的深度、厚度、漏失量等21對(duì)復(fù)雜地層的分析判斷包括兩個(gè)方面。即：在鉆進(jìn)過程中的分析判斷和用專門的裝置或儀器對(duì)復(fù)雜層位進(jìn)行 測(cè)定。 在鉆進(jìn)過程中的分析判斷1 ）根據(jù)巖層結(jié)構(gòu)情況判斷漏失層位和坍塌孔段2 ）根據(jù)鉆速情況判斷復(fù)雜層位3 ）根據(jù)泥漿性能變化判斷復(fù)雜層4 ）根據(jù)水泵壓力表的變化判斷漏失層5 ）根據(jù)

37、孔內(nèi)穩(wěn)定水位判斷漏失層22造成孔壁失穩(wěn)的因素，概括起來，主要有以下幾方面：（1）造成孔壁失穩(wěn)的巖層性質(zhì)及賦存條件，即復(fù)雜地層的成因類型及性質(zhì)；（2）鉆進(jìn)過程中造成孔壁巖層應(yīng)力狀態(tài)的變化；（3）鉆進(jìn)過程中孔壁巖層受沖洗液的破壞作用；（4）鉆進(jìn)過程中采用的工藝技術(shù)及升降鉆具產(chǎn)生壓力激動(dòng)等對(duì)孔壁的破壞作用。23孔壁失穩(wěn)機(jī)理：1）孔壁周圍巖石受的壓力鉆孔后，孔壁周圍的巖石承受以下的壓力。（1）靜液柱壓力它是由液柱重量引起的壓力，其大小與液柱的單位重量及垂直高度（即孔深）有關(guān)。液體密度愈大，垂直高度愈大即孔深愈大，則液柱壓力愈大。常把每單位高度（或深度）增加的壓力值，叫做 壓力梯度，用GW表示，即：G&

38、#39;Pw9.81 10” w(2) 上覆巖層壓力它是指某深處在該巖層以上的巖層和孔隙中流體(油、氣、水)的總重量造成的壓力。 地層壓力：指作用在巖石孔隙內(nèi)流體上的壓力，故也叫地層孔隙壓力。高于靜液柱壓力的地層壓力稱為異常高壓。低于靜液柱壓力的地層壓力稱為異常低壓。2) 孔壁周圍巖石內(nèi)的應(yīng)力3) 影響孔壁失穩(wěn)的鉆井技術(shù)因素沖洗液對(duì)巖層的水化作用通常是指那些在鉆進(jìn)中易發(fā)生坍塌、剝落、膨脹等復(fù)雜情況的泥頁巖。24壓力激動(dòng)是指在有液體的孔內(nèi)進(jìn)行升降鉆具時(shí)，因鉆具運(yùn)動(dòng)引起的孔內(nèi)某一點(diǎn)的液體壓力的驟增或驟減，這 一現(xiàn)象稱為壓力激動(dòng)，產(chǎn)生的動(dòng)壓稱為激動(dòng)壓力。25依據(jù)對(duì)孔壁失穩(wěn)的機(jī)理分析，穩(wěn)定孔璧，必須采

39、取相應(yīng)的技術(shù)措施：(1) 根據(jù)孔壁巖層的性質(zhì)，建立孔內(nèi)各種壓力間的壓力平衡，以實(shí)現(xiàn)壓力平衡鉆進(jìn)；(2) 根據(jù)不同巖層產(chǎn)生失穩(wěn)的特征，選用合理的防塌泥漿，調(diào)整其組成及性能，并采用相應(yīng)的防塌措施。(3) 對(duì)于力學(xué)不穩(wěn)定地層，除采用與之相適應(yīng)的沖洗介質(zhì)和合理的鉆進(jìn)技術(shù)外，應(yīng)采用凝固性材料固結(jié)孔壁 巖層，以提高孔壁巖層的穩(wěn)固強(qiáng)度，達(dá)到穩(wěn)定孔壁的目的。26穩(wěn)定孔壁的平衡條件為建立和維持上述的這些平衡關(guān)系，應(yīng)改變或調(diào)節(jié)主觀能控制的一些力，如靜液柱壓力、環(huán)空循環(huán)壓力、激 動(dòng)壓力、沖洗液的滲透水化力等。為此可以： 調(diào)節(jié)沖洗液的密度和含鹽量； 選擇抑制性的泥漿體系，調(diào)節(jié)其組成和配方(如鈣泥漿體系、鉀泥漿體系、有

40、機(jī)陽離子泥漿體系等) 調(diào)節(jié)沖洗液的性能：粘度、切力、濾失量。27離子作用的原理是利用無機(jī)鹽類或無機(jī)堿類的離子，與粘土質(zhì)的泥頁巖表面進(jìn)行離子交換，改變粘土的活性,從而控制粘土的水化膨脹性能。鉀離子水化能小，易緊密地吸附在負(fù)電荷中心附近，或易中和粘土表面的負(fù)電荷；鉀離子易嵌入粘土晶 片的六角環(huán)中起封閉結(jié)構(gòu)的作用，從而阻止泥頁巖的水化；鉀離子一旦被粘土吸附后不易被其他離子交換下 來。28包被作用。聚合物泥漿中的水溶性聚合物吸附在孔壁巖層或粘土礦物表面上，形成一層高分子吸附膜，阻止 粘土與水的接觸，從而抑制泥頁巖的水化膨脹。29封堵作用。加入泥漿中的特種添加劑，如瀝青、油渣等材料，可用來封堵屬于力學(xué)不

41、穩(wěn)定的巖層的微裂縫或 松散破碎帶，防止鉆井液中的水分沿巖層裂縫滲入地層和遇水剝落崩解的巖層，從而起到防止穩(wěn) 定孔壁坍塌的目的。30 活度平衡的實(shí)質(zhì)是使泥漿的活度與地層水的活度相平衡，利用滲透原理來有效控制粘土、泥頁巖的水化膨 脹，保持孔壁的穩(wěn)定。31鉆孔漏失：是指鉆孔內(nèi)沖洗液從孔內(nèi)向周圍巖石產(chǎn)生明顯的泄漏。沖洗液漏失的根本原因是孔內(nèi)液柱相對(duì)于巖層產(chǎn)生壓力差，以及巖石中存在有漏失通道，即鉆孔一一地層 系統(tǒng)存在壓力不平衡和巖層中有漏失通道這兩方面。32鉆孔漏失的原因(1)地質(zhì)和水文地質(zhì)條件(2) 工藝技術(shù)原因。第七章1鉆探工程6項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)是：原始報(bào)表；巖礦心的采取和整理；簡(jiǎn)易水文觀測(cè)；鉆孔彎曲與校

42、正；孔深測(cè)量與 校正；封孔與檢驗(yàn)。其中，巖礦心的采取和鉆孔彎曲尤為重要。2鉆孔施工過程中獲得巖礦樣品是鉆探的主要任務(wù)之一。鉆探采集的有用礦物和圍巖樣品一般有巖心、巖粉以及專門密封的樣品。3對(duì)鉆探采集巖礦心樣品有要求：1 )采取率：巖礦心采取率即實(shí)際取出的巖礦心長(zhǎng)度與對(duì)應(yīng)孔段實(shí)際鉆進(jìn)進(jìn)尺比值的百分?jǐn)?shù)。采取率=采取長(zhǎng)度實(shí)際進(jìn)尺X 100%礦心采取率不低于 75%巖心不低于60%（2 ）完整性：取出的巖礦心應(yīng)盡量避免人為的破壞要保持原生結(jié)構(gòu)，以便確定巖礦層分層，觀察其原生結(jié)構(gòu)和共生關(guān)系（3）純潔性：取出的巖礦心不受外物的浸蝕和污染，以免影響巖石和礦的物理化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。如當(dāng)?shù)V心混入 泥漿時(shí)，灰分會(huì)增加

43、。（4 ）盡量避免選擇性磨損巖礦心選擇性磨損，會(huì)使其內(nèi)在物質(zhì)成分發(fā)生變化，影響整個(gè)礦區(qū)礦的儲(chǔ)量的計(jì)算和 評(píng)價(jià)。（5）采心部位取出的巖礦心孔深部位必須準(zhǔn)確，上下順序不能顛倒，否則易歪曲巖層所在層位的深度和厚度。4影響巖礦心采取的因素可分為地質(zhì)因素和人為因素兩大方面。5根據(jù)取心難易程度的不同，大致可以將常見的巖礦層分為7類1 完整、致密、少裂隙的巖礦層2節(jié)理、片理、裂隙發(fā)育，硬或中硬，性脆易碎的巖礦層3. 軟硬不均，夾層多，性質(zhì)不穩(wěn)定的巖礦層4. 軟，松散，破碎，膠結(jié)性差的巖礦層5、易被沖洗液溶蝕和溶化的巖礦層6、怕污染的巖礦層7、淤泥和流砂類巖礦層6常用的取心工具有單管取心、雙動(dòng)雙管取心、單動(dòng)雙

44、管取心和繩索取心等。7雙動(dòng)雙管鉆具是指具有內(nèi)、外兩層巖芯管，并在鉆進(jìn)時(shí)同時(shí)回轉(zhuǎn)的取芯工具。8在鉆進(jìn)過程中，外管轉(zhuǎn)動(dòng)而內(nèi)管不轉(zhuǎn)動(dòng)的雙管鉆具稱為單動(dòng)雙管鉆具。該鉆具分壓入式與擊入式兩種。第八章1鉆孔偏斜或鉆孔彎曲：在施工過程中，由于種種因素的影響，實(shí)際的鉆孔軌跡往往偏離設(shè)計(jì)的鉆孔軌跡。2鉆孔彎曲給地質(zhì)成果和鉆探施工都會(huì)帶來不良后果。對(duì)于地質(zhì)成果來說，由于未按預(yù)定目標(biāo)點(diǎn)穿過礦體或其他地質(zhì)層位，就有可能歪曲礦體產(chǎn)狀、打丟礦體、遺漏斷層或改變勘探網(wǎng)度，從而影響對(duì)礦體的評(píng)價(jià)、構(gòu)造的判斷和儲(chǔ)量計(jì)算的精確程度。3鉆孔在空間的軌跡基本要素是頂角、方位角和孔深。頂角（0 ）鉆孔軌跡某點(diǎn)切線與鉛垂線之間的夾角。方位

45、角（a ）鉆孔軌跡某點(diǎn)切線在水平面上的投影與真北方向夾角，按順時(shí)針方向計(jì)。孔深，孔口到鉆孔軌跡上某點(diǎn)的鉆孔軸線長(zhǎng)度。4鉆孔彎曲的原因可分為地質(zhì)、技術(shù)和工藝3個(gè)方面。1 、地質(zhì)方面1 ）鉆頭在松軟地層中遇到大礫石時(shí)，鉆孔易沿礫石斜面彎曲2）鉆孔遇到裂隙，而裂隙方向與鉆孔方向相近時(shí)，鉆孔沿裂隙方向彎曲3）鉆孔遇溶洞或老窿時(shí)易發(fā)生彎曲。4）斷層、節(jié)理發(fā)育，巖脈穿插多的地方鉆孔易偏斜，且遞增幅度大。5 ）軟、硬巖層換層時(shí)，鉆孔的頂角和方位角易發(fā)生變化。當(dāng)鉆頭由軟巖層進(jìn)入硬巖層時(shí)，如鉆孔軸線與巖層層面夾角大于 30°,鉆孔向垂直于巖層傾斜方向彎曲。如鉆孔軸線與巖層層面夾角小于30°,

46、則鉆孔易順巖層傾斜方向彎曲當(dāng)鉆頭由硬巖層進(jìn)入軟巖層時(shí)，鉆孔向硬巖層傾斜方向彎曲，但彎曲不大2、鉆探技術(shù)上的原因3、鉆探操作上的原因5鉆孔偏斜的危害性降低鉆探效率增加鉆探成本 易造成測(cè)井事故影響地質(zhì)資料的可靠性6測(cè)斜就是測(cè)量鉆孔的 3個(gè)基本要素：頂角、方位角和孔深。7按照預(yù)定的軌跡鉆達(dá)預(yù)定目標(biāo)的鉆孔稱為定向鉆孔。8定向鉆孔按施工技術(shù)方法的不同，可分為：1、初級(jí)定向鉆孔即采用常規(guī)鉆具并利用地層和工藝造斜規(guī)律，通過移動(dòng)孔位，改變開孔頂角，扭轉(zhuǎn)開孔方位角等方法鉆達(dá)目的層位的鉆孔。2、受控定向鉆孔即單純采用人工造斜手段或繪合利用人工造斜手段與地層造斜規(guī)律，鉆達(dá)目的層位的鉆孔。自然造斜與人工造斜，可在某一孔段同時(shí)使用，也可在不同孔段分別使用。按孔身軌跡的不同，可分為平面彎曲定向鉆孔空間彎曲定向鉆孔按鉆孔結(jié)構(gòu)形態(tài)，又可分為：?jiǎn)慰椎锥ㄏ蜚@孔多孔底定向孔9定向鉆進(jìn)方法根據(jù)工作原理，定向方法可分為：直接定向和間接定向、隨鉆定向10定向鉆孔施工工藝：建立人工孔底定向下造斜工具造斜鉆進(jìn)第九章1為了獲得水文地質(zhì)資料和開發(fā)地下水所進(jìn)行的鉆探工作，通稱水文水井鉆探。根據(jù)鉆探的目的，有些孔為了獲取水文地質(zhì)資料，這樣的鉆孔稱水文地質(zhì)孔或水文勘探孔，簡(jiǎn)稱水文孔。而另一些直徑大的井，目的是為工農(nóng)業(yè)供水，這樣的井叫做供水井。因此，水文水井鉆探可以分為水文鉆探和水井 鉆探。2水文鉆探是以查明地下水的埋藏條件，運(yùn)