岩心钻探学PDF电子书下载

前言 1

绪论 1

一、地质勘探工作的阶段 1

二、钻探工程的分类（按服务内容） 2

三、钻探工程的基本过程 3

第一章　岩石的性质 7

第一节　岩石的组成和组织特点 7

一、岩石的组成和分类 7

二、岩石的结构和构造 9

第二节 岩石的自然性质 11

一、岩石的密度和孔隙度 11

二、岩石的含水性和透水性 13

第三节 岩石的力学性质 14

一、岩石的强度 14

二、岩石的硬度 17

三、岩石的弹性和塑性 19

四、岩石的研磨性 22

第四节 岩石可钻性及按可钻性分级 25

一、岩石可钻性的概念 25

二、岩石可钻性的划分方法 25

第二章　岩石破碎机理和岩石破碎过程的基本概念 32

第一节 碎岩工具与岩石作用的主要方式 32

第二节　外载作用下的岩石应力状态 33

一、集中载荷作用在弹性半无限体上的应力状态（布西涅司克问题） 33

二、平底圆柱形压头压入时岩石的应力状态 34

三、球形压头压入时岩石的应力状态 35

四、轴向力和切向力共同作用时压头下方岩石的应力状态 36

第三节 岩石在外载作用下的破碎过程 37

一、岩石的变形破碎方式 37

二、平底压模压入时的岩石变形破碎过程 38

三、球状切削具压入时的岩石变形破碎过程 39

四、尖楔状切削具压入时的岩石变形破碎过程 41

第四节　岩石破碎效果指标 42

一、机械钻速 42

二、回次钻速 43

三、技术钻速 43

四、经济钻速 43

六、总平均钻速 44

五、循环钻速 44

第三章　钻孔结构设计及钻前准备工作 45

第一节　钻孔结构设计 45

一、钻孔结构设计的依据 45

二、钻孔结构设计的内容 45

第二节 拟定施工技术措施，编制“钻孔地质技术指示书” 50

第三节　钻前准备工作 51

一、钻场的确定和布置 51

二、修筑地盘、地基 51

三、基台的安装 54

四、钻探设备的安装 57

六、验收、校正与开孔 59

五、冲洗液净化系统的布置 59

第一节　岩心钻具的组成 61

第四章　岩心钻探钻具 61

第二节　钻杆柱 62

一、钻杆柱的功用和结构 62

二、钻杆柱的材质和要求 63

三、钻杆使用注意事项及其优化 65

第三节　套管及其附属工具 67

一、岩心钻探设备 69

二、岩心钻机的基本组成 69

第一节 概述 69

第五章　岩心钻机 69

三、岩心钻机的技术参数 70

第二节　立轴式岩心钻机 71

一、XY-4型钻机 72

二、СКБ-4型钻机 87

第三节 转盘式岩心钻机 93

一、XP-4型钻机 93

二、СКБ-8型钻机 97

第四节　移动回转器式岩心钻机 99

一、钻石-300型钻机 99

二、HC-150型钻机 105

二、钻探工作对泵的要求 114

一、岩心钻探用泵的功用 114

第六章　岩心钻探用泵 114

第一节　概述 114

三、岩心钻探用泵的类型及技术性能 115

第二节 岩心钻探用泵的典型结构 117

一、BW-200型泥浆泵 117

二、BW-250型泥浆泵 119

三、НБ3-120/40型泥浆泵 122

第三节 往复式泥浆泵的附件 123

一、压力表 123

二、空气室 125

三、安全阀 125

第四节 岩心钻探用泵基本性能参数的确定 127

一、泵量的确定 127

五、底阀及滤清器 127

四、卸荷阀 127

二、泵压的确定 129

三、泵功率的确定 131

第七章　钻塔 132

第一节 概述 132

一、对钻塔的基本要求 132

二、钻塔的类型 132

三、国产钻塔的主要技术参数 133

第二节　钻塔的结构 133

一、四脚钻塔 133

四、桅杆型钻塔 135

三、A型钻塔 135

二、三脚钻塔 135

第三节 升降工序附属机械与工具 137

一、拧管机 137

二、夹持器 140

三、提引器 142

四、游动滑车 143

五、水龙头 143

第八章　岩心钻探用动力机 147

第一节　柴油机 147

第二节　电动机 152

第二节 硬合金钻进的孔底碎岩过程 155

第一节 概述 155

第九章　硬合金钻进 155

一、硬合金切削具的碎岩过程 156

二、硬合金切削具的磨损 159

第三节 制造硬合金钻头的材料 162

一、钻头体钢管 162

二、硬质合金 162

三、钻探用硬合金切削具 164

四、焊条的成分和特性 165

第四节 取心式硬合金钻头的结构要素 167

一、钻头体 167

二、切削具出刃 167

三、切削具的镶焊角 168

四、切削具在钻头底面上的排列 170

五、切削具在钻头底面上的数目 171

六、钻头上的水口和水槽 172

七、前苏联生产的硬合金钻头的结构要素尺寸 172

第五节 取心式硬合金钻头的结构及应用范围 173

一、取心式硬合金钻头的分类 173

二、磨锐式硬合金钻头 174

三、自磨式硬合金钻头 183

第六节 硬合金钻头的制造工艺 189

第七节 取心硬合金钻头的钻进工艺 189

一、钻头的选择 189

二、磨锐式硬合金钻头的钻进规程 191

三、自磨式硬合金钻头的钻进规程 199

四、不同地层的钻进特点 200

第十章　金刚石钻进 202

第一节 钻探用金刚石 202

一、金刚石的分类 202

二、金刚石的性质 206

三、金刚石的品级和粒度 211

第二节　金刚石的预处理 215

一、金刚石的整粒处理 215

二、浑圆化处理 215

三、抛光处理 216

第三节 金刚石钻头和扩孔器 217

一、金刚石钻头的种类和代号 217

四、金属镀膜处理 217

二、金刚石钻头的规格和标准 218

三、金刚石钻头胎体和胎体中的金刚石参数 220

四、金刚石钻头的水路系统 228

五、金刚石钻头的制造 230

六、金刚石扩孔器 234

第四节 金刚石钻进工艺 235

一、金刚石钻头的选择与使用 235

二、金刚石钻进规程的论证与确定 239

三、金刚石钻头的磨损和钻具的振动 248

第二节　牙轮钻头钻进 251

一、牙轮钻头的发展简况 251

第一节 概述 251

第十一章 牙轮钻头和刮刀钻头钻进 251

二、牙轮钻头钻进的特点及应用 252

三、牙轮钻头的工作原理 252

四、牙轮钻头的结构 254

五、牙轮钻头的分类和编号 259

六、小直径牙轮钻头的结构及其合理应用范围 262

七、小直径牙轮钻头的钻进工艺 264

八、小直径牙轮扩孔器 267

第三节 刮刀钻头钻进 268

一、概述 268

二、刮刀钻头碎岩原理 268

四、刮刀钻头的结构及其合理应用范围 270

三、刮刀钻头刀翼的结构参数 270

五、刮刀钻头的钻进工艺 273

第十二章　冲击回转钻进 275

第一节 冲击器 275

一、液动冲击器 275

二、风动冲击器 281

第二节 冲击回转钻进用的钻头 284

一、冲击回转钻进用钻头的特点 284

二、主要类型 284

第三节　设备及附属装置 287

一、液动冲击回转钻进对钻探设备的要求 287

二、风动冲击回转钻进的主要设备及附属装置 287

一、冲击回转钻进破碎岩石原理 288

第四节 冲击回转钻进工艺 288

二、冲击回转钻进规程的选择 289

第十三章　岩矿心采取 294

第一节 岩矿心采取的要求和影响因素 294

一、对钻探采集岩矿心的要求 294

二、影响岩矿心采取的因素 295

第二节 岩矿心按采取难易的分类和保全岩矿心的途径 296

一、岩矿心按采取难易的分类 296

二、提高岩矿心采取质量的途径 298

第三节 冲洗液孔底反循环钻具取心 299

一、建立冲洗液孔底反循环的方法 299

二、几种有代表性的冲洗液孔底反循环钻具 302

一、双层岩心管钻具的结构特点 303

第四节 双层岩心管钻具取心 303

二、几种有代表性的双层岩心管钻具 306

第五节 水力输送岩心 309

一、水力输送岩心原理和钻探设备 311

二、水力输送岩心钻进工艺 311

第六节 采集岩粉和补取岩样 312

一、采集岩粉 312

二、补取岩样 313

第七节 岩矿心装箱和保存 316

第十四章　绳索取心钻进 317

第一节 绳索取心钻进的优缺点及应用范围 317

一、优点 317

第二节　绳索取心钻具 318

一、绳索取心钻具的技术要求 318

二、缺点 318

三、应用范围 318

二、绳索取心钻具的规格和型号 319

三、绳索取心钻具的结构和工作原理 320

第三节 钻杆、附属设备及工具 323

一、钻杆 323

二、绳索取心绞车 324

三、钻杆夹持器 325

四、提引器 325

第四节 钻进参数及工艺过程 326

一、钻进参数的选择 326

五、拧管机 326

二、钻进工艺过程 328

三、钻进冲洗液 328

四、操作注意事项 329

第十五章　地下坑道钻探 330

第一节 坑道钻探的特点及应用范围 330

一、坑道钻探的特点 330

二、坑道内钻孔的特点 331

三、坑道钻探的应用范围 331

第二节 坑道钻探的主要设备 331

一、坑道钻机 331

二、水泵 337

一、以钢绳、滑轮系统升降钻具的钻机（地表钻机用于坑内钻探） 339

三、坑道钻探设备的选择 339

第三节 坑道钻探的钻场布置及设备安装 339

二、专用机械液压或全液压钻机 341

第四节　坑道钻进工艺 343

一、钻进工艺参数 343

二、绳索取心钻进 344

三、钻具的润滑与防震 347

四、升降钻具 347

五、钻孔弯曲与测量 347

六、水平孔钻进的功率消耗 349

七、孔内事故与复杂情况 350

一、钻孔冲洗液的功用 352

第一节 概述 352

第十六章　钻孔冲洗及护壁 352

二、钻探对冲洗液的要求 353

三、钻孔冲洗方式 354

四、冲洗介质的分类、特点及其使用范围 355

第二节 冲洗液的物理化学基础 358

一、分散体系及其基本性质 358

二、粘土及其胶体化学性质 360

三、冲洗液流变学 372

第三节 冲洗液的性能及其测定 381

一、泥浆的相对密度和固相含量 381

二、泥浆的流变性能 383

四、泥浆的滤失性及其造壁性 384

三、泥浆的漏斗粘度及其测量 384

五、泥浆的其他性能 389

第四节 泥浆处理剂及其作用原理 391

一、泥浆处理剂的分类 391

二、无机处理剂 392

三、有机处理剂 392

第五节 常用冲洗液的配制原理、特点及其应用 403

一、乳状液 403

二、泥浆 412

三、无粘土冲洗液 426

第六节 空气洗井及泡沫洗井 430

一、空气洗井 430

二、泡沫洗井 434

第七节 泥浆的制备、净化及废浆处理 440

一、泥浆的制备 440

二、泥浆的净化 441

三、废泥浆的处理 443

四、泥浆的维护管理 444

第十七章　钻孔弯曲与定向钻进 445

第一节 钻孔弯曲与定向钻进的概念 445

第二节　钻孔空间位置要素 445

一、钻孔轨迹的基本要素 446

二、钻孔轨迹的弯曲强度 447

四、偏靶距 448

三、钻孔轨迹的遇层角 448

第三节 钻孔弯曲的原因和规律 449

一、钻孔弯曲的条件 449

二、钻孔弯曲的原因 450

三、钻孔弯曲的某些规律性 452

第四节 钻孔弯曲的测量方法与仪器 452

一、钻孔弯曲测量原理 453

二、非磁性矿区常用测斜仪 455

三、磁性矿区常用测斜仪 459

四、钻孔轨迹的绘制 462

第五节 定向钻孔轨迹设计 465

一、定向钻孔的实际应用 465

二、初级定向钻孔轨迹的设计 467

三、受控定向钻孔轨迹的设计 469

一、造斜工具 471

第六节　钻孔人工弯曲的技术手段 471

二、定向方法和仪器 477

三、造斜专用钻头 480

第七节 定向造斜工艺 481

一、定向造斜计算 481

二、定向钻孔施工工艺 483

第八节　岩心定向方法和器具 485

一、打印法 485

二、刻痕法 486

三、钻眼法 487

第二节 监测单个钻进参数及钻进指标的仪表 492

一、钻压和泵压测量仪表 492

第十八章　测量和控制钻进过程的技术手段 492

第一节　概述 492

二、泵量测量仪表 496

三、钻速测量仪表 497

四、转速测量仪表 502

五、转矩测量仪表 503

第三节 监测多个钻进参数及钻进指标的综合仪表 506

一、JZC-1型钻参仪 506

二、HDK型钻参仪 508

三、КУРС系列钻进参数监测仪 510

四、РУМБ-1型钻进过程参数综合记录仪 511

第四节 实现钻进过程监测与控制的微机系统 513

一、DDW-3钻探微机多功能监测系统 514

二、XDW-1微机实钻智能监控系统 517

三、Электроника-C5型微机监控钻进生产过程 518

四、ЯХОНТ型钻进信息检测智能系统 520

五、ОПТИМ型恒钻速系统 520

六、DATA-SENTRY钻井数据自动监测系统 521

第十九章　钻孔护壁堵漏和封孔止水 522

第一节　复杂地层概述 522

一、复杂地层的地质成因 522

二、影响地层复杂程度和特点的地质因素 523

三、复杂地层的分类 523

五、孔内复杂情况的分析判断 527

四、造成孔内复杂情况的工艺技术因素 527

六、处理孔内复杂情况的一般方法 530

第二节 钻孔护壁堵漏的基本原理 531

一、孔壁失稳的分析 531

二、稳定孔壁的基本原理 534

三、钻孔漏失的分析 540

四、预防和治理钻孔漏失的基本方法 544

第三节 水泥浆液护壁堵漏 547

一、护壁堵漏的特点及对水泥浆的要求 549

二、水泥的种类及特点 550

三、常用水泥简介 551

四、水泥外加剂 557

五、水泥浆灌注工艺 560

一、脲醛树脂浆液 563

第四节　化学浆液护壁堵漏 563

二、水玻璃浆液 565

三、聚丙烯酰胺浆液 565

第五节 其他护壁堵漏材料及方法 566

一、脲醛树脂水泥球堵漏 566

二、堵漏片堵漏 567

三、干粉堵漏法 567

四、沥青护壁堵漏 567

五、套管护孔 568

三、孔内封隔器 569

四、封孔 569

第六节 钻孔止水和封孔 569

二、止水的种类和方法 569

一、钻孔止水的目的 569

第二十章　勘探岩心钻主要安全技术 570

第一节 钻探队的安全组织与检查制度 570

一、钻探队的安全组织 570

二、安全检查制度 570

三、钻场的安全制度 570

第三节 钻探设备的安全设施与安全操作 571

二、安全教育 571

一、钻塔的安全设施 571

一、培训 571

第二节 钻探工人的培训和安全教育 571

二、钻探机械的安全设施 573

三、钻探机械的安全操作 573

第四节　钻探操作安全技术 574

一、修筑地基 574

二、钻探设备的安装、拆卸和搬运 575

三、钻进 578

四、升降钻具 579

五、下降和提升套管柱 580

六、处理孔内事故 580

一、个人和机场内的安全防护 581

第五节 钻探机场的一般安全技术 581

二、机场照明 582

三、机场安全用电 582

四、机场安全防火措施 583

五、防风、防洪、防寒 583

第二十一章　钻探施工组织与管理 584

第一节　钻探施工设计及计划 584

一、编制施工设计的依据 584

二、施工设计的编写步骤 584

第二节 钻探工作组织及管理 587

一、钻探工作组织 587

二、钻探管理 590

第三节 钻孔技术档案 592

参考文献 594