【正文】 四 )、三軸應(yīng)力作用下巖石機(jī)械性質(zhì)的變化、三軸應(yīng)力作用下巖石機(jī)械性質(zhì)的變化 巖石從脆性到塑性的轉(zhuǎn)變點(diǎn)（或稱(chēng)臨界壓力）對(duì)深井鉆井的重要意義： 脆性破壞 塑性破壞 本質(zhì)差別 不同的破碎工具 不同的破碎方式 不同的破碎參數(shù) 因此，確定巖石的脆 —— 塑性轉(zhuǎn)變的 “臨界壓力 ”將為設(shè)計(jì)和合理選擇使用鉆頭提供科學(xué)依據(jù)。三軸應(yīng)力機(jī)巖石抗壓縮強(qiáng)度真實(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線巖石抗壓縮強(qiáng)度*設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)膴A緊機(jī)構(gòu)；*制備一定形狀的巖樣；*確保加載方向嚴(yán)格平行于巖樣軸線。AB段： 隨著巖石內(nèi)裂隙被壓密進(jìn)入 AB段，它的斜率為常數(shù)或接近于常數(shù)，該直線的斜率稱(chēng)為楊氏彈性模量 E。 (一一 )、巖石的應(yīng)力、巖石的應(yīng)力 應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線BC段： B點(diǎn)為屈服極限，是巖樣彈性行為到塑性行為過(guò)渡的點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)要求測(cè)量方法 間接抗拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)直接抗拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)巖石抗拉伸強(qiáng)度　　破裂從圓的中心開(kāi)始 ,沿加載直徑向上下擴(kuò)展。(四四 )、三軸應(yīng)力作用下巖石機(jī)械性質(zhì)的變化、三軸應(yīng)力作用下巖石機(jī)械性質(zhì)的變化巖心試樣力學(xué)參數(shù)的測(cè)試結(jié)果 巖石的硬度（抗壓入強(qiáng)度）：巖石抵抗外力壓入的能力 平底圓柱壓模壓入巖石時(shí)，在壓頭下的巖體中發(fā)展了軸對(duì)稱(chēng)分布的三向應(yīng)力狀態(tài)，這種應(yīng)力狀態(tài)使壓頭下巖石的強(qiáng)度會(huì)急劇增大，同時(shí)多數(shù)巖石具有塑性性質(zhì)。中等或高研磨性巖石　　由石英顆粒的含量及膠結(jié)強(qiáng)度而定，石英顆粒含量越多，粒度越粗，膠結(jié)強(qiáng)度越小，其研磨性越高；反之研磨性則低。研究巖石磨蝕性的意義： 巖石破碎的難易性稱(chēng)為巖石的 可鉆性 ，由此把巖石分為難鉆的和易鉆的。 (二二 )、巖石的可鉆性、巖石的可鉆性 當(dāng)以鉆速作為可鉆性指標(biāo)時(shí)，鉆進(jìn)的速度 V與深度 H、鉆進(jìn)時(shí)間 T之間有如下關(guān)系： 為了統(tǒng)計(jì)研究方法的需要，對(duì)鉆時(shí) T作對(duì)數(shù)變換，便可得巖石可鉆性級(jí)值（ Kd）與微鉆時(shí)之間的關(guān)系式：(二二 )、巖石的可鉆性、巖石的可鉆性油礦地層可鉆性分級(jí)和適用的鉆頭類(lèi)型表 微牙輪鉆頭可鉆性級(jí)值分級(jí) (二二 )、巖石的可鉆性、巖石的可鉆性類(lèi)別 軟 中 硬級(jí)別 1 2 3 4 5 6 7 9 10鉆速（米 /時(shí)） ≥ 2 2~11~~~~~~~可鉆性級(jí) 別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ Ⅹ適用鉆頭類(lèi)型 JR～ R ZR～ Z ZY～ Y J～ JY本章主要內(nèi)容一、海底 巖石的力學(xué)性質(zhì)巖石的力學(xué)性質(zhì)二、海底二、海底 巖石的研磨性與可鉆性巖石的研磨性與可鉆性三、三、 刮刀鉆頭及其破巖原理刮刀鉆頭及其破巖原理四、四、 牙輪鉆頭及其破巖原理牙輪鉆頭及其破巖原理五、五、 金剛石鉆頭及其破巖原理金剛石鉆頭及其破巖原理牙輪鉆頭 PDC鉆頭 金剛石鉆頭刮刀鉆頭常用尺寸： 26 、 171/2 、 121/4 、 81/2 各種鉆頭各種鉆頭 刮刀鉆頭的結(jié)構(gòu)： 上鉆頭體、下鉆頭體（分水帽）、 刀翼、水眼。(二二 )、刮刀鉆頭破碎巖石的基本原理、刮刀鉆頭破碎巖石的基本原理 刮刀鉆頭破碎塑脆性巖石過(guò)程P(a)Th0(b)壓碎和小剪切分離的巖屑TP大剪切分離的巖屑?jí)簩?shí)的巖粉(c)TPAAA砂泥巖 砂巖 大理石 碰撞壓碎及小剪切大剪切(二二 )、刮刀鉆頭破碎巖石的基本原理、刮刀鉆頭破碎巖石的基本原理 本章主要內(nèi)容一、海底 巖石的力學(xué)性質(zhì)巖石的力學(xué)性質(zhì)二、海底二、海底 巖石的研磨性與可鉆性巖石的研磨性與可鉆性三、三、 刮刀鉆頭及其破巖原理刮刀鉆頭及其破巖原理四、四、 牙輪鉆頭及其破巖原理牙輪鉆頭及其破巖原理五、五、 金剛石鉆頭及其破巖原理金剛石鉆頭及其破巖原理1909年就出現(xiàn)了第一個(gè)牙輪鉆頭。牙輪鉆頭的發(fā)展牙輪鉆頭分類(lèi)單牙輪鉆頭兩牙輪鉆頭三牙輪鉆頭 四牙輪鉆頭牙輪鉆頭是使用最多的鉆頭，占鉆頭總數(shù)的 70%。各種牙輪鉆頭的特點(diǎn)鉆頭的復(fù)合運(yùn)動(dòng) 牙輪鉆頭在鉆頭旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于牙輪鉆頭在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到井底巖石對(duì)鉆頭牙齒的摩阻力，鉆頭牙輪要向鉆頭前進(jìn)時(shí)相反的方向旋轉(zhuǎn)。 如前述，超頂會(huì)引起切線方向滑動(dòng)，所以復(fù)錐同樣會(huì)產(chǎn)生切線方向的滑動(dòng)。最小直徑為 97mm（3 7/8 in），最大尺寸為 445mm（ 17 1/2 in）。 ② 軟地層鉆頭 ?角較大，硬地層鉆頭的 ?角較小。 目前牙輪鉆頭的牙齒有 銑齒 （也稱(chēng)鋼齒）和硬質(zhì)合金齒（簡(jiǎn)稱(chēng) 鑲齒 ）兩大類(lèi)。鑲齒① 鑲齒的齒形 歸納為兩類(lèi)： 一類(lèi)端部為 球面形 的如球齒、錐形齒及拋射體形齒，這類(lèi)齒壓入巖石時(shí)與 球體壓入巖石 相似。 目前常用的軸承結(jié)構(gòu)有兩種，一種是滾柱 滾珠 滑動(dòng)，另一種是滾柱 滾珠 滾柱。噴嘴國(guó)產(chǎn)牙輪鉆頭分類(lèi)方法（ 1）按結(jié)構(gòu)分類(lèi) ： Y， P， MP， MPB， HP， HPB， XMP， XH共 8個(gè)系列(三三 )、 牙輪鉆頭類(lèi)型牙輪鉆頭類(lèi)型（ 2）按地層分類(lèi)： JR， R， ZR， Z， ZY， Y， JY 1 ， 2 ， 3 ， 4， 5 ， 6， 7 國(guó)產(chǎn)三牙輪鉆頭類(lèi)型及適應(yīng)地層(三三 )、 牙輪鉆頭類(lèi)型牙輪鉆頭類(lèi)型1. 根據(jù)地層性質(zhì)合理選擇鉆頭類(lèi)型，標(biāo)準(zhǔn)是每米鉆進(jìn)成本最低。 金剛石鉆頭的結(jié)構(gòu)金剛石在鉆頭工作面上的排布方式軟到中硬硬地層堅(jiān)硬地層交錯(cuò)排列法圓周排列法脊圈排列法切削刃表鑲式孕鑲式表孕鑲式③ 切削刃 金剛石鉆頭的結(jié)構(gòu)金剛石鉆頭的水眼與水槽是構(gòu)成鉆頭水動(dòng)力的通道。產(chǎn)生切削作用，破碎巖石的體積大體上等于金剛石吃入巖石的位移體積。 (3)在 地溫較高 時(shí)，牙輪鉆頭的軸承密封易失效，金剛石鉆頭則不會(huì)出現(xiàn)此問(wèn)題。? 適合中等均質(zhì)地層特點(diǎn)? 鉆頭表面積較小，水力集中，清洗效果好；? 載荷分布較均勻；?用于鉆石灰?guī)r、白云巖等較硬地層。② 鉆頭切削齒 鑿形切削齒 倒角切削齒凸圓形切削齒 齒狀碳化鎢基柱② 鉆頭切削齒 PDC鉆頭設(shè)計(jì)中用負(fù)前角、側(cè)偏角和切削齒出露高度規(guī)定排列方向。 側(cè)傾角（旁鋒刀面角） β ： 鉆