中文名 | 巖石可鉆性 | 外文名 | drillability of rock |
---|---|---|---|
類????型 | 巖石抵抗機(jī)械破碎能力的量化指標(biāo) | 作????用 | 衡量鉆進(jìn)速度的主要依據(jù) |
等級數(shù) | 12 | 學(xué)????科 | 采礦工程 |
鉆進(jìn)時(shí)巖石抵抗機(jī)械破碎能力的量化指標(biāo)。 巖石可鉆性是工程鉆探中選擇鉆進(jìn)方法、 鉆頭結(jié)構(gòu)類型、 鉆進(jìn)工藝參數(shù), 衡量鉆進(jìn)速度和實(shí)行定額管理的主要依據(jù)。
巖石可鉆性不是巖石固有的性質(zhì), 它不僅取決于巖石的特性, 而且還取決于采用的鉆進(jìn)技術(shù)工藝條件: (1)巖石的特性。包括巖石的礦物組分、組織結(jié)構(gòu)特征、物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)。其中直接影響因素是巖石的力學(xué)性質(zhì),而巖石的物理性質(zhì)、礦物組分和組織結(jié)構(gòu)特征等主要是通過影響其力學(xué)性質(zhì)而間接影響可鉆性的。在影響巖石可鉆性的力學(xué)性質(zhì)中,起主要作用的是巖石的硬度、彈塑性和研磨性。巖石硬度影響鉆進(jìn)初始的碎巖難易程度; 彈塑性影響碎巖工具作用下巖石的變形和裂紋發(fā)展導(dǎo)致破碎的特征; 研磨性決定了碎巖工具的持久性和機(jī)械鉆速 (純鉆進(jìn)時(shí)間內(nèi)的單位時(shí)間進(jìn)尺,m/h)的遞減速率。一般規(guī)律是巖石可鉆性隨壓入硬度和研磨性的增大而降低, 隨塑性系數(shù)的增大而提高。(2)鉆進(jìn)技術(shù)工藝條件。包括鉆進(jìn)切削研磨材料、鉆頭類型、鉆探設(shè)備、鉆探?jīng)_洗介質(zhì)、鉆進(jìn)工藝的完善程度,以及鉆孔的深度、直徑、傾斜度等。
在一定的技術(shù)工藝條件下, 巖石按被鉆頭破碎的難易程度的分級。根據(jù)鉆進(jìn)方法的不同,巖石可鉆性分別有巖心鉆探的巖石可鉆性、 手動(dòng)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的巖石可鉆性、螺旋鉆進(jìn)的巖石可鉆性、鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)的巖石可鉆性、 沖擊振動(dòng)鉆進(jìn)的巖石可鉆性和石油鉆井的巖石可鉆性等。 中國冶金工程鉆探采用巖心鉆探的巖石可鉆性。巖心鉆探的巖石可鉆性分為12級。表1為1958年中國地質(zhì)部頒布的《巖石十二級分級表》,此表是以對于在規(guī)定的設(shè)備、 工具和技術(shù)規(guī)程的條件下進(jìn)行實(shí)際鉆進(jìn)所獲得的大量資料的統(tǒng)計(jì)分析為定級基礎(chǔ)的。隨著對巖石物理力學(xué)性質(zhì)的深入研究、測試技術(shù)方法和儀器的進(jìn)步、鉆探設(shè)備和工藝技術(shù)的發(fā)展,為適應(yīng)金剛石鉆探工藝應(yīng)用的需要, 并使巖石可鉆性分級更趨科學(xué)、 準(zhǔn)確、 合理, 1984年中國地質(zhì)礦產(chǎn)部頒布了《金剛石巖心鉆探巖石可鉆性分級表》。該分級表采用了以巖石壓入硬度為主,同時(shí)考慮擺球回彈次數(shù)、塑性系數(shù)、微鉆速度和聲波穿透速度等的綜合分級法,將巖石仍分為12級,列為以壓入硬度、擺球硬度和統(tǒng)計(jì)效率為指標(biāo)的 (表2)、以微鉆速度為指標(biāo)的 (表3)和以聲波穿透速度為指標(biāo)的分級表。 實(shí)際應(yīng)用時(shí)互相參照, 使巖石可鉆性定級更符合實(shí)際情況。
表1 巖石十二級分級表
巖石 等級 |
巖石類別 |
代 表 性 巖 石 |
可鉆性/ m·h-1 |
回次長度/ m |
Ⅰ |
松軟疏散的 |
次生土、土壤、矽藻土 |
7.50 |
2.80 |
Ⅱ |
較軟疏散的 |
黃土、粘土、冰 |
4.00 |
2.40 |
Ⅲ |
軟的 |
風(fēng)化變質(zhì)的頁巖、千枚巖、泥灰?guī)r、褐煤、煙煤 |
2.45 |
2.00 |
Ⅳ |
較軟的 |
頁巖類、較致密泥灰?guī)r、巖鹽、火山凝灰?guī)r |
1.60 |
1.70 |
Ⅴ |
稍硬的 |
泥質(zhì)板巖、細(xì)粒石灰?guī)r、蛇紋巖、純橄欖巖、無煙煤 |
1.15 |
1.50 |
Ⅵ |
中等硬度 |
微矽化石灰?guī)r、千枚巖、石英云母片巖、輝長巖 |
0.82 |
1.30 |
Ⅶ |
中等硬度 |
矽質(zhì)灰?guī)r、石英二長巖、含長石石英砂巖、角閃石斑巖、玢巖 |
0.57 |
1.10 |
Ⅷ |
硬的 |
矽卡巖、千枚巖、微風(fēng)化花崗巖 |
0.38 |
0.85 |
Ⅸ |
硬的 |
高矽化石灰?guī)r、粗粒花崗巖、矽化凝灰?guī)r |
0.25 |
0.65 |
Ⅹ |
堅(jiān)硬的 |
細(xì)?;◢弾r、花崗片麻巖、堅(jiān)硬的石英偉晶巖 |
0.15 |
0.50 |
Ⅺ |
堅(jiān)硬的 |
剛玉巖、石英巖、含鐵礦碧玉巖 |
0.09 |
0.32 |
Ⅻ |
最堅(jiān)硬的 |
未風(fēng)化致密的石英巖、碧玉巖、燧石 |
0.045 |
0.16 |
表2 金剛石巖心鉆探巖石可鉆性分級表 (壓入硬度和擺球硬度)
巖石級別 |
巖石物理力學(xué)性質(zhì) |
鉆進(jìn)時(shí)效指標(biāo) |
||||
壓入硬度/ MPa |
擺球硬度 |
統(tǒng)計(jì)效率/m·h-1 |
||||
彈次 |
塑性系數(shù) |
金剛石 |
硬合金 |
鋼粒 |
||
1~4 |
<1000 |
<30 |
>0.37 |
>3.90 |
||
5 |
900~1900 |
28~35 |
0.33~0.39 |
2.90~3.60 |
2.50 |
|
6 |
1750~2750 |
34~42 |
0.29~0.35 |
2.30~3.10 |
2.00 |
1.50 |
7 |
2600~3600 |
40~48 |
0.27~0.32 |
1.90~2.60 |
1.40 |
1.35 |
8 |
3400~4400 |
46~54 |
0.23~0.29 |
1.50~2.10 |
0.80 |
1.20 |
9 |
4200~5200 |
52~60 |
0.20~0.26 |
1.10~1.70 |
1.00 |
|
10 |
5000~6100 |
59~68 |
0.17~0.24 |
0.80~1.20 |
0.75 |
|
11 |
6000~7200 |
67~75 |
0.15~0.22 |
0.50~0.95 |
0.50 |
|
12 |
>7000 |
>70 |
<0.20 |
<0.60 |
表3 金剛石巖心鉆探巖石可鉆性分級表 (微鉆鉆速)
巖石級別 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
微鉆鉆速/ mm·min-1 |
216~259 |
135~215 |
85~134 |
53~84 |
34~52 |
21~33 |
14~20 |
9~13 |
6~8 |
≤5 |
注: 表2和表3中“代表性巖石”一欄略。
為使用方便,常把1~3級稱為“軟巖石”;4~6級稱為“中硬巖石”;7~9級稱為“硬巖石”;10~12級稱為 “堅(jiān)硬巖石”。
如果巖石比較堅(jiān)硬的,可以選用金剛石鉆頭,這樣成本會更低。如果利用合金鉆頭,成本會更高一點(diǎn)。
碎石是由天然巖石(或卵石)經(jīng)破碎、篩分而得,碎石多棱角,表面粗糙,與水泥黏結(jié)較好,拌制的混凝土拌合物流動(dòng)性差,但混凝土硬化后強(qiáng)度較高。鉆頭壽命及鉆頭的選取與巖石的巖性有關(guān),鉆頭是用以在實(shí)體材料上鉆削出...
反循環(huán)鉆機(jī)鉆進(jìn)巖石好用嗎,現(xiàn)在水井鉆巖石最好是啥方法啊,謝謝大俠了
反循環(huán)主要用于地質(zhì)勘探,跟取芯鉆機(jī)的用處差不多?,F(xiàn)在水井鉆基本上都用的水井鉆機(jī)
為使用方便,常把1~3級稱為"軟巖石";4~6級稱為"中硬巖石";7~9級稱為"硬巖石";10~12級稱為"堅(jiān)硬巖石"。
巖石的可鉆性,是指鉆進(jìn)時(shí)巖石抵抗壓力和破碎的能力;也表示進(jìn)尺效率的高低。因此,巖石的可鉆性是巖石各種特性的綜合,是衡量巖石鉆進(jìn)難易程度的主要指標(biāo)。一般用單位時(shí)間的進(jìn)尺數(shù)來表示可鉆性的高低。按照這個(gè)分級方法,常把巖石的可鉆性,劃分為十二個(gè)等級。
由于各種巖石具有不同的物理力學(xué)性質(zhì),對鉆進(jìn)速度有不同的影響。在實(shí)際鉆進(jìn)過程中,在一定的技術(shù)條件下,測定出的各種巖石的鉆進(jìn)速度,通稱為巖石的可鉆性,也就是巖石被鉆頭破碎的難易程度。巖心鉆探時(shí)巖石的可鉆性分級如下:
一級:松散土
松軟疏散的---代表性巖石為:次生黃土、次生紅土、松軟不含碎石及角礫的砂土、硅藻土、不含植物根的泥炭質(zhì)腐殖層。(可鉆性:7.50 m/h, 一次提鉆長度:2.80 m/次 )
二級:較軟松散巖
較松軟疏散的---代表性巖石為:黃土層、紅土層、松軟的泥炭層、含10%-20%礫石、碎石的黏土質(zhì)和砂土質(zhì)、松軟的高嶺土類、含植物根的腐殖層。(可鉆性:4.00 m/h, 一次提鉆長度:2.40 m/次 )
三級:軟巖
軟的---代表性巖石為:強(qiáng)風(fēng)化頁巖、板巖、千枚巖和片巖,輕微膠結(jié)的砂層,含20%礫石、碎石的砂土,含20%礓結(jié)石的黃土層,石膏質(zhì)土層,泥灰?guī)r,滑石片巖、貝殼石灰?guī)r、褐煤、煙煤。(可鉆性:2.45 m/h, 一次提鉆長度:2.00 m/次 )
四級:稍軟巖
稍軟的---代表性巖石為:頁巖、砂質(zhì)頁巖、油頁巖、炭質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖、砂頁巖互層,較致密的泥灰?guī)r、泥質(zhì)砂巖。塊狀石灰?guī)r、白云巖、強(qiáng)風(fēng)化的橄欖巖、純橄欖巖、蛇紋巖和磷灰?guī)r、中等硬度煤層、巖鹽、結(jié)晶石膏、高嶺土層、火山泥灰?guī)r、凍結(jié)的含水砂層。(可鉆性:1.60 m/h, 一次提鉆長度:1.70 m/次 )
五級:稍硬巖
稍硬的---代表性巖石為:卵石、碎石及礫石層、崩級層、泥質(zhì)板巖,絹云母綠泥石板巖、千枚巖和片巖、細(xì)粒結(jié)晶灰?guī)r、大理石、較松軟的砂巖、蛇紋巖、純橄欖巖、風(fēng)化的角閃石斑巖和粗面巖、硬煙煤、無煙煤、凍結(jié)的粗粒砂、礫層、凍土層。(可鉆性:1.15 m/h, 一次提鉆長度:1.50 m/次 )
六級-七級:中硬巖
中等硬度的---代表性巖石為:綠泥石、云母、絹云母板巖、千枚巖、片巖、輕微硅化的灰?guī)r、方解石、綠簾石、鈣質(zhì)膠結(jié)的礫巖,長石砂巖、石英砂巖、石英粗面巖、角閃石斑巖。透輝石巖、輝長巖、凍結(jié)的礫石層。(可鉆性:0.82 m/h, 一次提鉆長度:1.30 m/次 )
石英、角閃石、云母、赤鐵礦化板巖、千枚巖、片巖,微硅化的板巖、千枚巖、片巖、長石石英砂巖、石英二長巖,微片巖化的鈉長石斑巖,粗面巖,角閃石斑巖,礫石、碎石層,微風(fēng)化的粗?;◢弾r、正長巖、斑巖、輝長巖及其他火成巖,硅質(zhì)灰?guī)r,燧石灰?guī)r等。(可鉆性:0.57 m/h, 一次提鉆長度:1.10 m/次 )
八級--九級:硬巖
硬巖---代表性巖石為:硅化絹云母板巖、千枚巖、片巖、片麻巖、綠簾石巖,含石英的碳酸巖石,含石英重晶石巖石,含磁鐵礦和赤鐵礦的石英巖,鈣質(zhì)膠結(jié)的礫巖,玄武巖,輝綠巖,安山巖,輝石巖,石英安山斑巖,中粒結(jié)晶的鈉長斑巖和角閃石斑巖,細(xì)粒硅質(zhì)膠結(jié)的石英砂巖和長石砂巖,含大塊燧石灰?guī)r,輕微風(fēng)化的花崗巖、花崗片麻巖、偉晶巖、閃長巖、輝長巖等。(可鉆性:0.38 m/h, 一次提鉆長度:0.85 m/次 )
高硅化的板巖、千枚巖、灰?guī)r、砂巖;粗粒的花崗巖、花崗閃長巖、花崗片麻巖、正長巖、輝長巖、粗面巖;微風(fēng)化的:石英粗面巖、偉晶花崗巖、灰?guī)r、硅化的凝灰?guī)r、角頁巖化凝灰?guī)r、細(xì)粒石英巖、石英質(zhì)磷灰?guī)r、偉晶巖。(可鉆性:0.25 m/h, 一次提鉆長度:0.65 m/次 )
十級--十一級:堅(jiān)硬巖
堅(jiān)硬巖---代表性巖石為:細(xì)粒的花崗巖,花崗閃長巖,花崗片麻巖,流紋巖,微晶花崗巖,石英粗面巖,石英鈉長斑巖,堅(jiān)硬的石英偉晶巖,燧石巖。(可鉆性:0.15 m/h, 一次提鉆長度:0.50 m/次 )
剛玉巖,石英巖,碧玉巖,塊狀石英,最堅(jiān)硬的鐵質(zhì)角頁巖,碧玉質(zhì)的硅化板巖,燧石巖。(可鉆性:0.09 m/h, 一次提鉆長度:0.32 m/次 )
十二級:最堅(jiān)硬巖
最堅(jiān)硬巖---代表性巖石為:未風(fēng)化極致密的石英巖、碧玉巖、角頁巖、純鈉輝石剛玉巖,石英,燧石,碧玉。(可鉆性:0.045 m/h, 一次提鉆長度:0.16 m/次 )
研究巖石可鉆性的觀點(diǎn)很不一致,方法很多,但仍處于探索階段。用以表征巖石可鉆性指標(biāo)的大致分為三大類:(1)按巖石的某些物理力學(xué)指標(biāo),諸如各種硬度、抗壓強(qiáng)度、點(diǎn)載荷強(qiáng)度、巖石產(chǎn)生新表面能耗和磨蝕性等。它的優(yōu)點(diǎn)是指標(biāo)性質(zhì)穩(wěn)定,有通用性,但難以反映鑿巖特點(diǎn)。(2)用實(shí)際鑿巖速度和鑿巖工具消耗。它如實(shí)反映實(shí)際鑿巖速度和鉆具消耗情況,現(xiàn)場可自行測定。但它受設(shè)備與生產(chǎn)工藝等許多因素影響,缺乏穩(wěn)定性,測定也不大方便。(3)用微型鉆模擬鉆進(jìn)。它是“以小替大”,能在試驗(yàn)室對各類巖石進(jìn)行系統(tǒng)測量,便于控制條件,但缺乏嚴(yán)格的相似條件,只能起一個(gè)可鉆性指標(biāo)作用。
格式:pdf
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頁數(shù): 未知
評分: 4.7
目前的巖石可鉆性分級與實(shí)際的鉆進(jìn)時(shí)效有出入,相應(yīng)的巖石在壓頭下破碎機(jī)理的觀點(diǎn)也很難解析破碎坑的頂角和大小問題,通過進(jìn)一步的探討和計(jì)算,做出了巖石在壓頭下破碎機(jī)理的推論,并對巖石可鉆性的劃分提出了建議。
成果登記號 |
19930336[06470] |
項(xiàng)目名稱 |
巖石可鉆性應(yīng)用研究 |
第一完成單位 |
石油鉆井研究所 |
主要完成人 |
蔡雨田、劉衛(wèi)東、路保平、鮑洪志、陳天成 |
主題詞 |
巖石;可鉆性 |
成果登記號 |
19880022[02493] |
項(xiàng)目名稱 |
巖石可鉆性分級研究 |
第一完成單位 |
陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)局綜合研究隊(duì) |
主要完成人 |
沈世雄、樊冀安、唐忠林、王景泉 |
主題詞 |
巖石;鉆性 |
研究首次提出利用測井資料求取巖石可鉆性的方法。經(jīng)驗(yàn)證該方法比石油鉆井界常可鉆性的方法更為方便、實(shí)用,并能節(jié)省大量的人力和物力;且得出了可鉆性變化規(guī)律,提出了相適應(yīng)的鉆頭選型推薦表,為鉆井設(shè)計(jì)和現(xiàn)場學(xué)的理論依據(jù)。 課題在研究過程中提出的利用地層巖石可鉆性求取、宏觀預(yù)測機(jī)械鉆速、動(dòng)態(tài)隨鉆監(jiān)測鉆頭工作狀況等-系列方法,最終石可鉆性進(jìn)行科學(xué)鉆井的一整套工藝技術(shù)方法,及時(shí)地應(yīng)用于四川、江等地區(qū)的生產(chǎn)之中,產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 2100433B