岩土钻掘工程学课程书题库1答案

岩土钻掘工程学课程书题库1答案内容摘要：

单独作用下切入更容易，也切入的更深。 6 17. 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）。 岩石破碎大体分三个阶段： ① 切入岩石，岩石剪切破碎，前移碰撞刃前岩石。 ② 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。 ③ 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 Px 力突然减小。 切削具不断向前推进，重复着压碎、小剪切、大剪切的循环过程。 18. 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，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。 19. 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 7 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=~) 判断是否需要终止回次钻程。 （以上两种 方法答出一种即可） 20. 制造表镶金刚石钻头大都选用粒度为 15~60 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。 21. 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。 22. 以超顶为例 （如图） ， 牙轮与地层接触母线上 x 点，由 ωb引起的的速度 Vb x呈直线分布，oa 段向前 ， ob 段向后， vbo=0。 由 ωc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。 23. 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 为主。 24. 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 8 此，在整个回次钻程中应分段逐次改小泵量，称为 “改水 ”。 25. 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=HR/(t+t1)，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 或最高钻速 而选择的钻进参数搭配。 26. 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 )。 27. 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。