【正文】 證措施；要開展安全教育，讓機(jī)臺(tái)人員接受安全教育，做好安全預(yù)防工作。隨著鉆孔的不斷延伸，鉆桿柱逐漸加長 ,在作業(yè)過程中或因需要更換磨損的鉆頭、鉆具，或因需要把鉆進(jìn)所得的巖心取出來，就必須把孔內(nèi)鉆桿柱及粗徑鉆具提到地面（提鉆 ），若需繼續(xù)鉆進(jìn)還需把鉆具、鉆桿柱再重新放入孔內(nèi)（ 下鉆 ），這就是 鉆具的升降 工作。通常將鉆進(jìn)過程中向孔內(nèi)降入鉆具鉆進(jìn)到提升鉆具至地面的過程稱為一個(gè) 回次鉆進(jìn) 。 鉆進(jìn)工作中的重要工作內(nèi)容：確定合理的鉆進(jìn)工藝規(guī)程，采取巖心、保證鉆孔彎曲度、預(yù)防孔內(nèi)事故等 特種工作 主要指為了保證鉆孔質(zhì)量或維持正常鉆進(jìn)而進(jìn)行的工作。在鉆探工作中排除巖粉、冷卻鉆頭工作是靠沖洗介質(zhì)循環(huán)來實(shí)現(xiàn)的。 鉆進(jìn)過程中，沖洗液循環(huán)分為正循環(huán)和反循環(huán)。反循環(huán)與正循環(huán)的沖洗介質(zhì)的循環(huán)路線相反。 四、 巖 石 的性質(zhì)及破碎 理論 巖石是礦物的集合體，是各類地質(zhì)作用的產(chǎn)物 。 巖漿巖是地殼深處的巖漿沿地殼裂隙上升冷凝而成。 變質(zhì)巖是巖漿巖，沉積巖甚至變質(zhì)巖本身在地殼中受到高溫、高壓及化學(xué)活動(dòng)性流體的影響而變質(zhì)形成的巖石。 巖石的宏觀組織特征，即巖石的構(gòu)造，與巖石中礦物或碎屑彼此之間的組合形式和空間分布情況有關(guān)。 巖漿巖主要具有塊狀構(gòu)造，且組成巖石的礦物分布均勻，但排列方向無一定規(guī)律；其次是有氣孔狀和杏仁狀構(gòu)造，即巖石中分布著大小不等的圓形或橢圓形空洞，甚至空洞中還被硅質(zhì)物或鈣質(zhì)物所充填；第三是流紋狀構(gòu)造，即巖石中沿一定方向分布著不同顏色的條帶、拉長了的氣孔或長條狀礦物。碎屑巖具有碎屑結(jié)構(gòu)，按碎屑的大小又可分為礫狀結(jié)構(gòu) (碎屑直徑大于 2mm)、粗粒結(jié)構(gòu) (碎屑直徑 2～ 1mm)、中砂結(jié)構(gòu) (碎屑直徑 1～ )和粉砂結(jié)構(gòu) (碎屑直徑～ )。碎屑巖膠結(jié)形式對巖石的自然性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)有著明顯的影響。這種層狀構(gòu)造是由層理所決定的。這些變化主要表現(xiàn)為巖石顆粒大小在垂直方向上的改變，不同成分顆粒的交替，或者某些巖石顆粒的定向排列。沉積巖也可能具有塊狀構(gòu)造。有時(shí)沉積巖具有頁片狀構(gòu)造 變質(zhì)巖常具有片理狀構(gòu)造。片理面常常發(fā)生在單向壓力作用的方向與層理面不一致的地方。 各種巖石并非完全致密，在不同程度上都具有裂隙或孔洞，所以裂隙和孔洞也是巖石所具有的一種組織特征 巖石的自然性質(zhì) 巖石的自然性質(zhì)是巖石在形成過程中形成的特姓。 巖石的自然性質(zhì)包括：巖石的比重、密度、孔隙率、巖石的水理性質(zhì)如含水性、透水性、吸水率，巖石的松散性、流動(dòng)性和巖石的穩(wěn)定性。 （ 2）巖石的容重 ： 是指巖樣的重量與巖石的總體積之比 巖石的比重 ： 是指巖石中固體物質(zhì)的重量 G與固體物質(zhì)的體積 V固 之比 巖石的比重取決于其組成礦物的比重，并且與巖石的風(fēng)化程度有關(guān)。 （ 3 ） 巖石的孔隙率 (度 )是指巖石中孔隙的體積與巖石的總體積之比，用百分?jǐn)?shù)表示。 按內(nèi)聚性的大小巖石可分為三類： 堅(jiān)固的巖石 ； 粘結(jié)的巖石 ； 松散的巖石 堅(jiān)固巖石的破碎，往往是由于受剪切或斷裂作用而發(fā)生的 ， 一般說其 鉆 孔 孔 壁較穩(wěn)定，不需加固。 粘結(jié)的 巖石主要是粘土質(zhì)巖石。 粘結(jié)的巖石易于鉆進(jìn)。但是，也遇到這樣的粘土，它迅速吸水而體積膨脹，因此引起縮徑、垮塌和卡鉆。 松散的 巖石包括砂和礫石。 松散巖石的強(qiáng)度取決于內(nèi)摩擦力，而內(nèi)摩擦力又受正壓力的影響。 松散的巖石不穩(wěn)定。 巖石的自由面有極力趨向于水平的性能 (保持能量最低 )，稱為巖石的流散性。 巖 石 的力學(xué)性質(zhì) 巖石在外力作用下所表現(xiàn)出來的變形和破壞的性質(zhì)，叫做巖石的力學(xué)性質(zhì)。按照外力作用的方式，巖石的強(qiáng)度存在著抗壓、抗剪、抗拉、抗彎強(qiáng)度； 巖石的強(qiáng)度取決于巖石的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦力，巖石的內(nèi)聚力主要是顆粒內(nèi)部晶體之間的連結(jié)力和膠結(jié)力。堅(jiān)固的和塑性巖石的強(qiáng)度主要取決于巖石的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦力；而松散巖石的強(qiáng)度主要取決于內(nèi)摩擦力 影響巖石強(qiáng)度的主要因素有 礦物成分 :巖漿巖中石英的含量越多，并且石英顆粒在巖石中連接成骨架時(shí)，則巖石的強(qiáng)度越大。沉積巖中，膠結(jié)物的成分對巖石的強(qiáng)度有較大的影響，一般情況下，同一類巖石中，比如砂巖，硅質(zhì)膠結(jié)的強(qiáng)度大于鈣質(zhì)膠結(jié)的強(qiáng)度，而泥質(zhì)膠結(jié)的強(qiáng)度最小。 礦物的顆粒尺寸 : 通常情況下，同一種巖石由細(xì)顆粒組成時(shí)其強(qiáng)度比由粗顆粒組成時(shí)的強(qiáng)度大。巖石的孔隙率隨著埋藏的深度增加而降低，其強(qiáng)度增加。垂直于層理方向的抗壓強(qiáng)度最大，平行于層理方向的抗壓強(qiáng)度最小。另一方面，巖石是多種礦物的集合體，在不同的礦物顆粒的集合處和膠結(jié)處，會(huì)出現(xiàn)許多微小的孔隙和裂隙，破壞了介質(zhì)的連續(xù)性和完整性。巖石的結(jié)晶程度也影響巖石的強(qiáng)度，在巖漿巖結(jié)構(gòu)中非結(jié)晶物質(zhì)多，則巖石的強(qiáng)度明顯下降。 巖石的形變方式 :即：巖石受到拉力、壓力、剪切力、彎曲力的方式。這主要是因?yàn)閹r石受壓時(shí)顆粒之間的距離縮小，顆粒間相互作用力增加，所以強(qiáng)度增加；而在巖石受拉力時(shí)，顆粒之間的距離增加， 顆粒間的相互作用力減小，所以強(qiáng)度下降。利用巖石的這一規(guī)律，尋求相應(yīng)的破碎巖石的方法，對提高鉆進(jìn)效率非常有利。主要原因是：巖石圍壓增加（如在三向壓縮應(yīng)力下），巖石體積受到壓縮，顆粒之間的距離縮小，甚至使顆粒內(nèi)部的體積也縮小，導(dǎo)致顆粒之間，顆粒內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間的作用力加強(qiáng)，從而表現(xiàn)為強(qiáng)度增加。在巖石內(nèi)部，由于外力引起的應(yīng)力狀態(tài)會(huì)隨著時(shí)間的增長以某一速度減弱。尤其是對塑性巖石這一作用更為明顯。侵入裂隙中的水在外力作用下還會(huì)對巖石產(chǎn)生楔壓力，在巖石變形過程中保持和擴(kuò)展其細(xì)微裂隙，因而降低了巖石的強(qiáng)度。 試驗(yàn)表明，溫度對巖石的抗壓強(qiáng)度也產(chǎn)生影響。 巖石的硬度 巖石的硬度是指巖石抵抗其它物體壓入的特性。 對于鉆進(jìn)破碎巖石來說，巖石的壓入硬度比單向抗壓強(qiáng)度更接近實(shí)際情況。很多巖石的膠結(jié)硬度雖然相同，但是組成該巖石的礦物及其硬度卻大不相同。 影響巖石硬度的因素有： 巖石的礦物成分和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造 。 當(dāng)巖石的顆粒越小時(shí)，巖石的結(jié)構(gòu)越致密，其硬度也就越高；巖石的孔隙率增高、裂隙發(fā)育時(shí)，巖石的密實(shí)度降低，其硬度也隨著降低。這是因?yàn)檠貙永矸较驇r石顆粒的定向排列而使硬度升高。巖石硬度的這種各向異性現(xiàn)象，可以很好地解釋孔斜的原因和規(guī)律性，并利用這一現(xiàn)象來實(shí)施定向 鉆進(jìn)。 巖石中各向均勻壓縮時(shí)，其硬度增高。 與對巖石施加靜載荷相比，對巖石施加動(dòng)載荷時(shí)，巖石的塑性降低，而硬度增高，屈服極限增高。 對于晶質(zhì)巖石，研磨性與其礦物組分的硬度成正比，礦物顆粒硬度越大時(shí)巖石的研磨性就越強(qiáng)，該類巖石的研磨性由小到大的順序是：硫酸鹽類巖石 (石膏、重晶石 )，碳酸鹽類巖石 (石灰石、白云巖 )，硅質(zhì)巖石 (玉髓、燧石 )，鐵－鎂長石巖，石英巖。 如果組成巖石碎屑的成分是石英，則巖石的研磨性隨巖石中石英的含量與粒度的增加而增高。 砂巖的研磨性與其壓入硬度成反比，即隨砂巖膠結(jié)強(qiáng)度的降低，顆粒越容易從巖石上剝落而形成新的磨擦表面并造成表面粗糙度增高，而增強(qiáng)了研磨性。 切削具的磨損程度與動(dòng)摩擦系數(shù)成正比 。 滑動(dòng)速度即工具與巖石的摩擦速度增大時(shí)，工具的磨損增加，但增加幅度不大，當(dāng)摩擦速度增大到某一數(shù)值時(shí)，工具的磨損率急劇增大。 介質(zhì)可以改變工具和巖石之間的摩擦特性。 巖石的可鉆性及分級(jí) 巖石的可鉆性是指在一定的條件下鉆進(jìn)巖石的難易程度。 還是考核機(jī)臺(tái)生產(chǎn)效率的依據(jù)。一般的說，造巖礦物中石英多、膠結(jié)牢固、顆粒細(xì)小、結(jié)構(gòu)致密、未經(jīng)風(fēng)化和蝕變時(shí)，巖石的可鉆性差；而巖石的硬度影響著巖石的初始破碎程度，即初始鉆進(jìn)速度，巖石的研磨性影響著碎巖工具的持久性 (壽命、磨損 )與鉆速的遞減速率。因而巖石的硬度和強(qiáng)度高、研磨性強(qiáng)，巖石破碎就比較困難，巖石的可鉆性差；而巖石的彈塑性增大，可鉆性增大。 鉆進(jìn)巖石的技術(shù)條件： 鉆探設(shè)備的類型、鉆孔的直徑和深度、鉆孔結(jié)構(gòu)、鉆進(jìn)方法以及碎巖工具的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量、工具對巖石的作用方式、載荷性質(zhì)、破碎巖石的能量消耗，決定了巖石的破碎效果。 鉆進(jìn)的工藝因素： 加在鉆頭上的壓力、鉆頭的回轉(zhuǎn)速度、沖洗液的類型和孔底的清潔程度等。 巖石的可鉆性分級(jí)的觀點(diǎn) ： 力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)法 就是利用巖石的壓入硬度、沖擊回彈硬度劃分巖石的可鉆性指標(biāo)。 在鉆探施工現(xiàn)場，技術(shù)人員一般通過實(shí)際鉆進(jìn)的巖石的強(qiáng)度、硬度大概判斷巖石的軟硬，通過觀察破碎下來的巖石碎屑的顆粒度（巖石的膠結(jié)程度、顆粒度）大概判斷巖石的研磨性，結(jié)合鉆進(jìn)方法、鉆孔結(jié)構(gòu)、使用的設(shè)備和鉆進(jìn)地層的完整程度（破碎還是完整）、裂隙是否發(fā)育等因素判斷巖石的可鉆性，從而在鉆進(jìn)不同巖石 時(shí)采用不同的工藝參數(shù)及碎巖工具（鉆頭）。實(shí)際是利用巖石的硬度來測定巖石的可鉆性，這種方法盡管不太準(zhǔn)確，但是操作簡單，在機(jī)臺(tái)廣泛應(yīng)用。由于工藝技術(shù)水平的不斷提高，各級(jí)巖石的可鉆性等級(jí)間的絕對和相對關(guān)系隨之變動(dòng)，因此每隔幾年就需要重新修訂。 (2)只有當(dāng)載荷達(dá)某一定值時(shí)，才能產(chǎn)生大體積崩落破碎，這時(shí)破碎效果最好。 常見的幾種鉆進(jìn)破碎巖石的方式 切削破碎 ： 對于切削型鉆頭如硬質(zhì)合金鉆頭，通常認(rèn)為在鉆進(jìn)過程中，主要是鉆頭在軸向力 PY作用下壓入巖石一定深度，巖石受壓而產(chǎn)生擠破。剪切時(shí)小體積與大體積破碎同期地循環(huán)進(jìn)行，因而回轉(zhuǎn)力 PX以跳躍方式變化。 壓皺與壓裂破碎 ： 這種破碎方式主要是靠切削具在軸向壓力下，使巖石產(chǎn)生主壓力體即壓皺破碎；當(dāng)軸向壓力繼續(xù)增大時(shí)，則巖石產(chǎn)生主壓力體破碎 (剪切體破碎 )，即壓裂破碎。 沖擊破碎 ： 這種碎巖方式多以楔形切削具沖擊巖石，在接觸面上產(chǎn)生主壓力體。 山東冶金技師（技術(shù)）學(xué)院 濟(jì)南市歷城區(qū)郭店 郵編： 250109 辦公電話： 053188992709 13969099629 電子郵箱：