[科普中国]-岩石可钻性

介绍

钻进时岩石抵抗机械破碎能力的量化指标。 岩石可钻性是工程钻探中选择钻进方法、 钻头结构类型、 钻进工艺参数， 衡量钻进速度和实行定额管理的主要依据。

研究方式研究岩石可钻性的观点很不一致，方法很多，但仍处于探索阶段。用以表征岩石可钻性指标的大致分为三大类：（1）按岩石的某些物理力学指标，诸如各种硬度、抗压强度、点载荷强度、岩石产生新表面能耗和磨蚀性等。它的优点是指标性质稳定，有通用性，但难以反映凿岩特点。（2）用实际凿岩速度和凿岩工具消耗。它如实反映实际凿岩速度和钻具消耗情况，现场可自行测定。但它受设备与生产工艺等许多因素影响，缺乏稳定性，测定也不大方便。（3）用微型钻模拟钻进。它是“以小替大”，能在试验室对各类岩石进行系统测量，便于控制条件，但缺乏严格的相似条件，只能起一个可钻性指标作用。

影响因素岩石可钻性不是岩石固有的性质， 它不仅取决于岩石的特性， 而且还取决于采用的钻进技术工艺条件： （1）岩石的特性。包括岩石的矿物组分、组织结构特征、物理性质和力学性质。其中直接影响因素是岩石的力学性质，而岩石的物理性质、矿物组分和组织结构特征等主要是通过影响其力学性质而间接影响可钻性的。在影响岩石可钻性的力学性质中，起主要作用的是岩石的硬度、弹塑性和研磨性。岩石硬度影响钻进初始的碎岩难易程度； 弹塑性影响碎岩工具作用下岩石的变形和裂纹发展导致破碎的特征； 研磨性决定了碎岩工具的持久性和机械钻速 （纯钻进时间内的单位时间进尺，m/h）的递减速率。一般规律是岩石可钻性随压入硬度和研磨性的增大而降低， 随塑性系数的增大而提高。（2）钻进技术工艺条件。包括钻进切削研磨材料、钻头类型、钻探设备、钻探冲洗介质、钻进工艺的完善程度，以及钻孔的深度、直径、倾斜度等。

分级在一定的技术工艺条件下， 岩石按被钻头破碎的难易程度的分级。根据钻进方法的不同，岩石可钻性分别有岩心钻探的岩石可钻性、 手动回转钻进的岩石可钻性、螺旋钻进的岩石可钻性、钢丝绳冲击钻进的岩石可钻性、 冲击振动钻进的岩石可钻性和石油钻井的岩石可钻性等。 中国冶金工程钻探采用岩心钻探的岩石可钻性。岩心钻探的岩石可钻性分为12级。表1为1958年中国地质部颁布的《岩石十二级分级表》，此表是以对于在规定的设备、 工具和技术规程的条件下进行实际钻进所获得的大量资料的统计分析为定级基础的。随着对岩石物理力学性质的深入研究、测试技术方法和仪器的进步、钻探设备和工艺技术的发展，为适应金刚石钻探工艺应用的需要， 并使岩石可钻性分级更趋科学、 准确、 合理， 1984年中国地质矿产部颁布了《金刚石岩心钻探岩石可钻性分级表》。该分级表采用了以岩石压入硬度为主，同时考虑摆球回弹次数、塑性系数、微钻速度和声波穿透速度等的综合分级法，将岩石仍分为12级，列为以压入硬度、摆球硬度和统计效率为指标的 （表2）、以微钻速度为指标的 （表3）和以声波穿透速度为指标的分级表。 实际应用时互相参照， 使岩石可钻性定级更符合实际情况。

表1 岩石十二级分级表

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表2 金刚石岩心钻探岩石可钻性分级表 （压入硬度和摆球硬度）

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