巖石可鉆性測定及分級方法

備案信息

備案號：2022-1992

在一定的技術(shù)工藝條件下， 巖石按被鉆頭破碎的難易程度的分級。根據(jù)鉆進(jìn)方法的不同，巖石可鉆性分別有巖心鉆探的巖石可鉆性、 手動回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的巖石可鉆性、螺旋鉆進(jìn)的巖石可鉆性、鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)的巖石可鉆性、 沖擊振動鉆進(jìn)的巖石可鉆性和石油鉆井的巖石可鉆性等。 中國冶金工程鉆探采用巖心鉆探的巖石可鉆性。巖心鉆探的巖石可鉆性分為12級。表1為1958年中國地質(zhì)部頒布的《巖石十二級分級表》，此表是以對于在規(guī)定的設(shè)備、 工具和技術(shù)規(guī)程的條件下進(jìn)行實際鉆進(jìn)所獲得的大量資料的統(tǒng)計分析為定級基礎(chǔ)的。隨著對巖石物理力學(xué)性質(zhì)的深入研究、測試技術(shù)方法和儀器的進(jìn)步、鉆探設(shè)備和工藝技術(shù)的發(fā)展，為適應(yīng)金剛石鉆探工藝應(yīng)用的需要， 并使巖石可鉆性分級更趨科學(xué)、 準(zhǔn)確、 合理， 1984年中國地質(zhì)礦產(chǎn)部頒布了《金剛石巖心鉆探巖石可鉆性分級表》。該分級表采用了以巖石壓入硬度為主，同時考慮擺球回彈次數(shù)、塑性系數(shù)、微鉆速度和聲波穿透速度等的綜合分級法，將巖石仍分為12級，列為以壓入硬度、擺球硬度和統(tǒng)計效率為指標(biāo)的 （表2）、以微鉆速度為指標(biāo)的 （表3）和以聲波穿透速度為指標(biāo)的分級表。 實際應(yīng)用時互相參照， 使巖石可鉆性定級更符合實際情況。

表1 巖石十二級分級表

表2 金剛石巖心鉆探巖石可鉆性分級表 （壓入硬度和擺球硬度）

表3 金剛石巖心鉆探巖石可鉆性分級表 （微鉆鉆速）

注： 表2和表3中“代表性巖石”一欄略。

為使用方便，常把1～3級稱為“軟巖石”；4～6級稱為“中硬巖石”；7～9級稱為“硬巖石”；10～12級稱為 “堅硬巖石”。

鉆進(jìn)時巖石抵抗機(jī)械破碎能力的量化指標(biāo)。 巖石可鉆性是工程鉆探中選擇鉆進(jìn)方法、 鉆頭結(jié)構(gòu)類型、 鉆進(jìn)工藝參數(shù)， 衡量鉆進(jìn)速度和實行定額管理的主要依據(jù)。

研究巖石可鉆性的觀點很不一致，方法很多，但仍處于探索階段。用以表征巖石可鉆性指標(biāo)的大致分為三大類：（1）按巖石的某些物理力學(xué)指標(biāo)，諸如各種硬度、抗壓強度、點載荷強度、巖石產(chǎn)生新表面能耗和磨蝕性等。它的優(yōu)點是指標(biāo)性質(zhì)穩(wěn)定，有通用性，但難以反映鑿巖特點。（2）用實際鑿巖速度和鑿巖工具消耗。它如實反映實際鑿巖速度和鉆具消耗情況，現(xiàn)場可自行測定。但它受設(shè)備與生產(chǎn)工藝等許多因素影響，缺乏穩(wěn)定性，測定也不大方便。（3）用微型鉆模擬鉆進(jìn)。它是“以小替大”，能在試驗室對各類巖石進(jìn)行系統(tǒng)測量，便于控制條件，但缺乏嚴(yán)格的相似條件，只能起一個可鉆性指標(biāo)作用。