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第1章 绪论 1

1.1 课程的内容、地位和任务 1

1.2 中国钻探技术发展简史 2

1.3 钻探基本概念 3

1.3.1 钻孔要素 3

1.3.2 钻探方法分类 4

1.3.3 钻探基本过程 6

第2章 岩土性质及其破碎机理 9

2.1 土的物理力学性质 9

2.1.1 土的物理性质 9

2.1.2 土的力学性质 14

2.2 岩石的物理力学性质 16

2.2.1 强度 16

2.2.2 硬度 19

2.2.3 弹性、脆性、韧性和塑性 23

2.2.4 研磨性 25

2.3 岩石可钻性及其分级 26

2.3.1 可钻性 26

2.3.2 可钻性分级 26

2.4 岩石在外载作用下的破碎机理 29

2.4.1 碎岩工具与岩石作用的主要方式 29

2.4.2 外载作用下的岩石应力状态 30

2.4.3 岩石在外载作用下的破碎过程 35

第3章 工程钻探常用钻机 38

3.1 XY-4型立轴式钻机 38

3.1.1 XY-4型钻机的特点 38

3.1.2 XY-4型钻机的组成及机械传动系统 39

3.1.3 钻机的液压传动系统 51

3.2 GPS-15型工程施工钻机 51

3.2.1 钻机的结构特点 51

3.2.2 钻机的组成及机械传动系统 52

3.2.3 钻机主要部件的结构 52

3.2.4 液压系统 55

3.3 MD-50锚固钻机 55

3.3.1 钻机的主要特点 56

3.3.2 钻机的主要结构 56

3.3.3 钻机的液压系统 58

3.4 CZ-22型冲击钻机 60

3.4.1 钻机的组成及动力传动原理 60

3.4.2 冲击机构组成及工作原理 60

3.4.3 工具卷筒 62

3.4.4 抽筒卷筒和辅助卷筒 62

3.4.5 桅杆 62

3.5 旋挖钻机 62

3.5.1 旋挖钻机的主要结构 63

3.5.2 旋挖钻机的机构分析 64

第4章 钻塔及钻探用泵 68

4.1 钻塔 68

4.1.1 对钻塔的基本要求 68

4.1.2 钻塔的类型 68

4.1.3 国产钻塔的主要技术参数 69

4.1.4 钻塔的结构 69

4.2 往复泵 72

4.2.1 往复泵的工作原理及其分类 72

4.2.2 往复泵的流量计算与分析 74

4.2.3 BW-250型泥浆泵 78

4.2.4 往复式泥浆泵的附件 81

4.3 岩心钻探用泵基本性能参数的确定 85

4.3.1 泵量的确定 85

4.3.2 泵压的确定 87

4.3.3 泵功率的确定 89

第5章 钻杆柱与钻孔结构 90

5.1 钻杆柱功能与组成 90

5.1.1 钻杆柱的功用 90

5.1.2 钻杆柱的材质 90

5.1.3 地质岩心钻探用钻杆柱的代号 91

5.1.4 钻杆柱的结构 93

5.2 钻杆柱的工况 94

5.2.1 钻杆柱的工作状态 94

5.2.2 钻杆柱的受力 95

5.2.3 钻杆柱的疲劳破坏 98

5.3 套管柱与钻孔结构 98

5.3.1 套管柱 98

5.3.2 钻孔结构设计 99

第6章 回转钻进钻头及孔底碎岩过程 101

6.1 硬质合金钻头 101

6.1.1 取心式硬质合金钻头结构要素 101

6.1.2 取心式硬质合金钻头 104

6.1.3 硬质合金钻头选型表 107

6.2 硬质合金钻进的孔底碎岩过程 108

6.2.1 钻探用硬质合金 108

6.2.2 硬质合金钻进的孔底碎岩过程 109

6.2.3 硬质合金切削具的磨损 113

6.3 金刚石钻头和扩孔器 115

6.3.1 表镶金刚石钻头 115

6.3.2 孕镶金刚石钻头 117

6.3.3 金刚石扩孔器 120

6.3.4 金刚石钻头及扩孔器选型表 121

6.3.5 金刚石钻头及扩孔器的制造 122

6.4 金刚石钻进的孔底碎岩过程 123

6.4.1 钻探用金刚石 123

6.4.2 金刚石钻进的孔底碎岩过程 126

6.5 PDC钻头及其孔底碎岩过程 130

6.5.1 钻探用复合片 130

6.5.2 PDC钻头的孔底碎岩过程 131

6.5.3 PDC钻头 134

6.6 全面钻头 136

6.6.1 硬质合金全面钻头 137

6.6.2 金刚石全面钻头 141

6.6.3 PDC全面钻头 143

第7章 回转钻进工艺 144

7.1 钻进效果指标及钻进规程参数间的关系 144

7.1.1 钻进效果指标 144

7.1.2 钻进规程 145

7.1.3 钻进过程中各参数间的基本关系 146

7.2 硬质合金钻进工艺 148

7.2.1 钻头压力的选择 148

7.2.2 钻头转速的选择 149

7.2.3 冲洗液泵量及其性能的选择 150

7.2.4 P、n、Q参数间的合理配合 150

7.2.5 确定最优回次钻程时间的方法 151

7.2.6 自磨式硬合金钻头的规程特点 152

7.3 金刚石钻进工艺 153

7.3.1 合理选择金刚石钻头 153

7.3.2 金刚石钻进规程 153

7.3.3 金刚石钻进的临界规程 157

7.3.4 金刚石钻头的合理使用 159

7.4 PDC钻进工艺 159

7.4.1 PDC钻进规程参数 159

7.4.2 PDC钻头的使用 160

7.5 全面钻头钻进工艺 162

7.5.1 硬质合金全面钻头的规程选择 162

7.5.2 金刚石全面钻头的合理使用及规程选择 166

第8章 钻孔冲洗液与护壁堵漏 167

8.1 概述 167

8.1.1 钻孔冲洗液的功用 167

8.1.2 钻探对冲洗液的要求 168

8.2 钻孔冲洗液的种类 168

8.2.1 清水 168

8.2.2 泥浆 169

8.2.3 乳状液 169

8.2.4 其他冲洗液 169

8.2.5 空气 169

8.3 钻孔冲洗方式 169

8.3.1 全孔循环（正循环及反循环） 169

8.3.2 孔底局部反循环 170

8.4 钻孔冲洗对泵的要求 170

8.5 不同类型的泥浆 171

8.5.1 泥浆的基本材料 171

8.5.2 泥浆性能及泥浆处理剂 172

8.5.3 细分散泥浆 176

8.5.4 粗分散泥浆 176

8.5.5 不分散低固相泥浆 178

8.6 钻孔护壁与堵漏 180

8.6.1 复杂地层的概念 180

8.6.2 复杂地层治理 180

8.6.3 钻孔护壁措施 180

8.6.4 钻孔堵漏 181

8.6.5 冲洗液的配制 182

8.6.6 水泥浆液配制 184

8.6.7 水泥浆液灌注 187

第9章 冲击回转钻进与冲击、振动钻进 191

9.1 概述 191

9.2 液动冲击器和气动潜孔锤 192

9.2.1 液动冲击器的结构与工作原理 192

9.2.2 气动潜孔锤的结构与工作原理 198

9.3 冲击回转钻进用钻头 201

9.3.1 液动冲击回转钻进用钻头 201

9.3.2 气动潜孔锤钻头 203

9.4 冲击回转钻进工艺 206

9.4.1 冲击回转碎岩机理 206

9.4.2 影响冲击回转碎岩效果的因素 207

9.4.3 冲击回转钻进规程 208

9.5 钢丝绳冲击钻进与振动钻进工艺 212

9.5.1 钢丝绳冲击钻进工艺 212

9.5.2 振动钻进工艺 215

第10章 钻孔弯曲与测量 219

10.1 钻孔的空间状态要素 219

10.2 钻孔弯曲的原因与规律 222

10.2.1 钻孔弯曲的条件 222

10.2.2 钻孔弯曲的原因及危害 222

10.2.3 钻孔弯曲的规律 227

10.3 钻孔弯曲的测量与仪器 228

10.3.1 测量钻孔弯曲的原理 228

10.3.2 测斜仪的分类与选用原则 231

第11章 岩矿心采取 232

11.1 岩矿心采取的要求和影响因素 232

11.1.1 对钻探采集岩矿心的要求 232

11.1.2 影响岩矿心采取的因素 233

11.2 岩矿心按采取难易的分类和保全岩矿心的途径 234

11.2.1 岩矿心按采取难易的分类 234

11.2.2 提高岩矿心质量的途径 235

11.3 单层岩心管钻具及取心技术 235

11.3.1 单层岩心管钻具的结构特点 235

11.3.2 单层岩心管钻具卡心方法 236

11.3.3 常用单层岩心管钻具 238

11.4 双层岩心管钻具及取心技术 239

11.4.1 双层岩心管钻具的结构特点 239

11.4.2 双动双管钻具 239

11.4.3 单动双管钻具 240

11.5 采集岩粉和补取岩样 243

11.5.1 采集岩粉 243

11.5.2 补取岩样 244

11.6 岩矿心装箱和保存 246

第12章 土样的采取 248

12.1 取土器的设计要求 248

12.1.1 取土器的设计要求 248

12.1.2 其他要求 248

12.2 取土器的基本技术参数 248

12.2.1 直径 248

12.2.2 内间隙比 249

12.2.3 外间隙比 249

12.2.4 面积比 249

12.2.5 管靴刃口的形式及角度 250

12.2.6 取土管的形式 251

12.2.7 上部封闭装置 251

12.3 取土器的类型及适用条件 251

12.3.1 贯入式取土器 252

12.3.2 回转式取土器 253

12.4 不扰动土样的采取方法 255

12.5 取样质量要求 256

12.5.1 土试样质量等级 256

12.5.2 取样技术要求 256

12.6 钻孔取样的操作 258

12.6.1 钻进要求 258

12.6.2 取样要求 258

12.6.3 土样的密封、运输和制样 258

主要参考文献 259