2015-16--钻探工艺学总复习及参考答案(部分)

《钻探工艺学》总复习题及参考答案(部分)一、名词解释：1、磨锐式硬质合金钻头：指具有刃尖角的硬质合金切削具在钻进过程中被岩层不断磨钝,接触面增加,再次使用时需要重新修磨变锐,这类钻头称为磨锐式钻头。适用软至中硬地层的硬合金钻头。坚硬且研磨性岩层时,切削具很快被磨钝,钻速迅速下降,甚至不能进尺,因此不能使用这种形式的钻头。2、自磨式硬质合金钻头：是指硬质合金切削具在钻进过程中虽经磨损,而接触面保持不变的钻头。（机械钻速基本平稳）适用于硬且研磨性强的岩层（大钻压，高钻速，小泵量）3、钻进规程：为提高钻进效率、降低成本、保证质量所采取的技术措施，通常指可由操作者人为改变的参数组合。分类：最优规程、合理规程、专用规程。4、优质钻进规程：（最优规程）当地质技术条件和钻进方法已确定时，在保证钻孔质量指标（钻孔方向、岩矿心采取率等）的前提下，为获取最高钻速或最低每米钻进成本而选择的钻进参数搭配叫做最优规程。5、强力钻进规程：（合理钻进规程）在给定的技术装备条件下，当钻进规程参数的选择受到某种制约时（例如设备功率不足，钻机的转速达不到要求，钻具强度不够，冲洗液泵量不足等），在保证钻孔质量指标的同时争取最大钻速的钻进参数组合叫做合理规程。6、专用规程：为完成特种取心，矫正孔斜，进行定向钻进等任务所采用的参数搭配称之。7、表镶金刚石钻头：将较大颗粒金刚石以一定的排列形式单层固嵌在钻头工作表面上的钻头。8、孕镶金刚石钻头：较小颗粒金刚石埋藏于胎体中能实现“自锐”（自磨出刃）的钻头。9、孕镶金刚石钻头的100%浓度：当金刚石的体积占胎体工作层体积的1/4时，其浓度即为100%浓度。10、阀式正作用液动冲击器：它以液体压力推动冲锤下行进行冲击，而以弹簧力作用恢复其原位，故称之为正作用液动冲击器。工作原理：冲锤活塞5在锤簧6的作用下处于上位，其中心孔被活阀4盖住，液流瞬间被阻，液压急剧增高而产生水锤（也称水击）效应。在液压作用下，冲锤活塞和活阀一同下行，压缩阀簧3和锤簧；当活阀下行到一定位置时，活阀被阀座9限制，活阀停止运行并与冲锤活塞脱开，液流经冲锤活塞中心孔而流向孔底，液压下降，活阀在阀簧作用下返回原位；冲锤活塞在动能作用下利用惯性继续运行，冲击铁砧7，冲击能量经铁砧-岩心管接头-岩心管等传至钻头，冲击之后，冲锤活塞在锤簧力作用下弹回；再次与活阀接触，完成一个冲击周期。这种冲击器结构简单，技术成熟，冲锤活塞向下作功时，可利用高压室中巨大的水锤能量；但回动弹簧的反作用力将抵消相当大的冲击力。易损件事弹簧。（P112）11、阀式反作用液动冲击器：它是利用高压液流的压力推动冲锤活塞上行，并压缩工作弹簧储存能量，经弹簧释能而作功。工作原理：高压液流进入冲击器对冲锤活塞3产生作用，当冲锤活塞上下端压力差超过工作弹簧1的压缩力和冲锤活塞本身的质量时，迫使冲锤活塞上行，并压缩工作弹簧储存能量；与此同时，铁砧4的水路被逐步打开，高压液流开始流向孔底，液压下降，冲锤活塞利用惯性继续上行，当上行到上死点时，由于冲锤活塞自身质量和工作弹簧释放储存能量，便驱动冲锤活塞急速向下运动而冲击铁砧；产生冲击作用的同时，由于冲锤活塞与铁砧相接触而又封闭了液流通向孔底的通路，液压开始上升，当上升到一定值，再次作用于冲锤活塞，使其上行，开始第二个工作周期。这种冲击器由于被压缩弹簧释放出的能量与冲锤活塞自重同时作用，故可获得较大的单次冲击功，冲击器内部压力损失小，能量利用率高。但弹簧寿命低。12、阀式双作用冲击器：它的冲锤活塞正冲程和反冲程均由液体压力推动。工作原理：当钻具到达孔底时，由于钻具自重作用，使活接头f被压紧到外套上的g处，这时冲击器内压力工作腔d处的液流，分别作用在活阀2和塔形冲锤活塞6上，由于活阀上下两端的压差，迫使活阀上移到最上位置；由于冲锤活塞上、下两端面积不同而产生的压力差，迫使其也向上移动；当冲锤活塞上行到与活阀接合时，通道d1被关闭，冲锤活塞与活阀便一起急速下行，当下行h时，活阀被支撑座4限止，冲锤活塞与活阀分离，借助惯性作用继续下行，下行到s时，冲击砧子9；由于冲锤活塞中心通道被打开，液流又恢复循环，在液流压力作用下，活阀急剧上升，冲锤活塞也急剧上行，如此运行，周而复始进行。这种冲击器采用差动运动方式，故必须有既滑动又隔压的密封件，为使冲击器内部能形成一个压力差，在铁砧部位设有节流环、下阀等元件，在与冲锤活塞中间部位和活阀上部对应的外壳处设有呼吸孔。从理论上讲，该冲击器的液流功率恢复较高。（无弹簧），水泵的利用率高。寿命长。13、无阀射流式冲击器（无阀的还有射吸冲击器）：射流式冲击器是我国独创的一种采用双稳射流元件作为控制机构的新型钻具，工作原理：高压液流从射流元件1的喷嘴喷出，假如在附壁作用下先附壁于右侧，高压液流便由E输出，进入缸体2的上部，推动活塞3下行。此时，与活塞连接的冲锤4便冲击砧子5，因砧子与岩心管6相连，冲击能量便经岩心管传至钻头7上，完成一次冲击作用。活塞冲程末了，上缸液压升高，反馈讯号回到F控制孔，促使射流由E切换到C输出，液流经C进入缸体下缸，推动活塞上行，做返回动作。回程末了，反馈讯号又回到D，将射流切换到开始位置，液流又从E输出，进入上缸，如此往返，实现冲击作用。上、下缸的回水，则通过E、C输出道而返到放空孔B、A，再经与放空孔连接的水路及砧子内的孔，流入岩心管。射流冲击器除活塞与冲锤外无其他运动零件，也无弹簧、配水活阀等易损零件，因而钻具工作可靠，使用寿命长；冲锤向下冲击砧子时，没有自由行程阶段和弹簧对冲击力的抵消作用，因而冲击器能量利用率高；射流式冲击器能适用于高压高温条件下的深井作业。在两次冲击之间，切削刃回转一个角度，这个角度称之为冲击间隔。14、最优冲击间隔：使两次冲击间的岩脊能被全部剪崩或切削掉的最大间隔。P237——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β表示。反映了转速与冲击频率之间的关系，由此可确定P、n、Q中的n。15、一个回次：从往孔内下放钻具、钻进到从孔内提起钻具的过程称之为生产循环中的一个回次。16、岩石的研磨性：指在岩石与钻头接触的表面上，岩石和岩屑对钻头的磨损作用。（岩石磨损工具的能力）17、岩石的各向异性：指天然岩体的物理力学性质随空间方位不同而异的特性，具体表现在它的强度及变形特性等各方面。18、岩石的塑性：岩石破碎前呈现永久变形的性质叫岩石的塑性。19、岩石的硬度：岩石抵抗外部更硬物体压入其表面的能力。20、岩石破碎的三种方式：表层破碎、疲劳破碎、体积破碎21、岩石的强度：固体物质在外载作用下抵抗破坏的能力。22、岩石的可钻性：岩石被碎岩工具钻碎的难易程度。23、岩石的塑性指数：塑性系数：岩石破碎前耗费的总功与岩石破碎前的弹性破碎功之比。（1）K=1弹—脆性岩石；K=1~6弹—塑性岩石；K6高塑性岩石24、岩石的坚固性系数：把岩石单轴抗压强度的1/10作为岩石的坚固系数:f=σc/10，岩石抵抗破碎的相对值。它表示某种岩石比致密的粘土的抗压强度高多少倍.25、破岩比功:岩石破碎比功表征破碎单位体积岩石的功耗量.26、回次钻速：回次进尺数与回次时间加起下钻具等辅助作业时间的商。机械钻速：钻进进尺与纯钻进时间之商。（技术钻速分母还包括固孔，测孔斜等生产性时间；经济钻速：分母还包括钻机安装，大修等非生产性时间；循环钻速：分母还包括钻进准备和收尾时间。一级一级的加时间。）27、硬质合金钻头的前角（同镶焊角）：切屑具的轴线与碎岩处垂线之间所夹的角（分正负前角，对应正斜镶，负斜镶，前角为零为直镶。）28、金刚石浓度：是指金刚石在工作层胎体中分布的密度。29、自由给进:P15330、强制给进:P15331、第二类钻孔P24732、钻孔轨迹：钻进过程中位移和方向的综合，可通过测定孔深，方位角，顶角得到。33、孔斜三要素：孔深，方位角，顶角。34、顶角：测点处钻孔轴线切线与铅垂线的夹角。（见书P185）35、方位角：测点处钻孔轴线切线在水平面的投影线与正北方向的夹角。36、钻孔遇层角：钻孔轴线与岩层走向线之间所夹的锐角。（遇层角小于15至20度时顺层跑，大于30度时顶层进。）37、测斜：运用测斜仪器测定孔斜三要素的的过程。38、均角全距法：假定相邻测点间的孔段为直线,计算钻孔轴线在地下空间的三维坐标，因此计算出的钻孔轨迹为一空间折线。39、钻孔弯曲：由于自然地质因素及钻探技术和工艺因素造成的实际钻孔轨迹偏离设计轨迹的现象。40、钻孔测量环测定向法：由孔口定向，利用专用测具下入孔内，测出测点的顶角和终点角，通过换算求出测点的方位角。41、初级定向孔：利用地层自然偏斜规律而到达靶点的钻孔。受控定向钻孔：先规定钻孔预定要达到目的层的中靶点和靶区，然后选择定向钻孔孔身剖面型式的一类钻孔。42、金刚石体积浓度：表示结块中金刚石所占体积的多少。43、止水：为了隔离钻孔所贯穿的各透水层或漏失带,防止含水层相互沟通,导致水文地质条件发生变化和引起水质污染、潜水位升降、耕地盐碱化等而采取的技术措施。分为临时性止水、永久性止水和分层止水等44、岩矿心采取率：即实际自孔内取上的岩矿心长度与实际钻进进尺之比值。45、单动双管钻具：钻进过程中外管转动内管不转动的双管钻具。双动双管钻具：内外两层岩心管同时回转的钻具。单层岩心管钻具：只含有一层岩心管的钻具。一般还应加分水投球接头和活动分水帽。46、泥浆：是指钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。它通过泥浆泵来维持运转。47、最佳回次钻程时间：使得某回次的回次钻速达到最大值时所对应的时间。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=1.1~1.2)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、改水：49、造浆率配制表观粘度为15mPa·s的泥浆时每吨粘土所造浆的立方数。50、失水造壁性在井中液体压力差的作用下，泥浆中的自由水通过井壁孔隙或裂隙向地层中渗透，称为泥浆的失水。失水的同时，泥浆中的固相颗粒附着在井壁上形成泥皮（泥饼），称为失水造壁性。51、压差卡钻压差卡钻是指钻具在井中静止时，在钻井液与地层孔隙压力之间的压差作用下，紧压在井壁泥饼上而导致的卡钻。52、不分散低固相泥浆指泥浆中固相含量不超过泥浆重量的4％，不分散指粘土颗粒由于高聚物的存在而聚合变粗，高聚物对泥浆中的岩屑起絮凝作用，不使其分散，便于机械去除。二、填空题1、、随着硬质合金中钴含量的增加，相对密度有所下降硬度逐渐降低，耐磨性能下降；而抗弯强度逐渐增加，同时冲击韧性也增加。2、、用金刚石钻头在正常规程钻进时，只要冲洗液量适当，胎体温度正常，功率消耗平稳，则钻头磨损轻微；而到达临界规程以后，则胎体温度急剧上升，功率消耗急剧增大，钻头磨损严重，甚至发生烧钻。3、、钻孔弯曲充分而必要的条件是孔壁间隙，倾倒力，倾斜面方向稳定。4、、JXY－2型测斜仪是单点全测仪（非磁性矿体）测斜仪。用罗盘测量方位角，用悬锤测顶角。{测斜：非磁性矿体全测法；单点—JXY-2每下孔一次仅能侧一个点顶角和方位角，多点JJX-2全测仪是能同时测量钻孔顶角和方位角的仪器。均用罗盘（地磁场定向原理）测方位角，悬锤（重锤原理）测顶角。磁性矿体全测法地面定向原理（经纬仪）测方位角，即重力原理测终点角方位角，重锤原理测顶角。分环测定向法—JXK-2，惯性定向法—陀螺仪}5、、冲击回转钻进时，切削具上所受的力有静载荷，冲击力，回转切削力。6、、硬质合金切削具的镶焊方式有正斜镶（以正前角斜镶—软岩层）、负斜镶（硬岩层）和直镶（垂直摆放—软硬皆宜）。7、硬质合金钻进4－5级以下岩层，以采用高钻速为