1、鉆探工程概論復(fù)習(xí)題1.根據(jù)巖石的變形特性，圖示說明巖石的三種類型。彈塑性巖石 彈脆性巖石 高塑性和高孔隙性巖石彈脆性巖石（花崗巖、石英巖、碧石鐵質(zhì)巖）在壓頭壓入時僅產(chǎn)生彈性變形，至A點最大載荷為Pmax處便突然完成脆性破碎，壓頭瞬時壓入，破碎穴的深度為h 圖 (a) 。這時破碎穴面積明顯大于壓頭的端面面積，即h/5。彈塑性巖石（大理巖、石灰?guī)r、砂巖）在壓頭壓入時首先產(chǎn)生彈性變形，然后塑性變形。至B點載荷達Pmax時才突然發(fā)生脆性破碎圖 (b) 。這時破碎穴面積也大于壓頭的端面面積，而h/=2.55，即小于第一類巖石。高塑性（粘土、鹽巖）和高孔隙性巖石（泡沫巖、孔隙石灰?guī)r）區(qū)別于前二類，當(dāng)壓頭壓

2、入時，在壓頭周圍幾乎不形成圓錐形破碎穴，也不會在壓入作用下產(chǎn)生脆性破碎圖 (c)，h/=1。 2.什么是巖石破碎的體積破碎？巖石的變形破碎形式 表面破碎 疲勞破碎 體積破碎表面破碎：切削具與巖石的接觸壓力遠遠小于巖石硬度，切削具不能壓入巖石。切削具移動時，將研磨孔底巖石，巖石破碎是由接觸摩擦功引起的，研磨的巖石顆粒很小，鉆進速度低。這種變形破碎方式稱為巖石的表面研磨，這個區(qū)稱為表面破碎區(qū)。勞破碎：切削具上的軸向載荷增加，但接觸壓力仍小于巖石硬度，可使巖石晶間聯(lián)系破壞，巖石結(jié)構(gòu)間缺陷發(fā)展，特別是孔底受多次加載產(chǎn)生的疲勞裂隙更加發(fā)展，于是眾多裂隙交錯，仍可產(chǎn)生較粗巖粒的分離，這種變形破碎方式稱為疲

3、勞破碎，這個區(qū)稱為疲勞破碎區(qū)。體積破碎：切削具上的載荷繼續(xù)增加，接觸壓力大于或等于巖石硬度，切削具可有效地切入巖石，結(jié)果是：切削具在孔底移動時不斷克服巖石的結(jié)構(gòu)強度，切下巖屑，這種變形破壞方式稱為體積破碎，這個區(qū)稱為體積破碎區(qū)。體積破碎時，會分離出大塊巖石，破碎效果好。3.什么是巖石的各向異性？對鉆進有哪些影響？ 沉積巖在平行于和垂直于層理面方向上的巖石物理力學(xué)性質(zhì)具有明顯差異，即各向異性。巖石在不同方向上表現(xiàn)出不同的強度值稱為巖石的各項異性。巖石的各向異性分為兩種：一種是由于微裂縫的存在以及在不同方向上的排列，分布不同而導(dǎo)致的，這種各向異性會隨著巖石的應(yīng)力變化而變化，可稱為應(yīng)力各向異性；另一

4、種是由于巖石顆粒的定向排列引起的，這種巖石的各向異性不會隨著巖石的應(yīng)力變化而改變。對鉆進的影響：影響進效率的：由于在不同的層理結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)出不同的強度性質(zhì)，在鉆進這樣的巖石層時會加大鉆進的工作量，因此巖石的各向異性會影響鉆進效率。影響鉆孔偏斜：由于存在巖石的各向異性，使得鉆桿在鉆進過程中出現(xiàn)受力不平衡的情況，使得鉆桿發(fā)生一定角度的偏斜甚至彎曲，會影響鉆孔的偏斜量。4.影響巖石硬度的因素有哪些？巖石的硬度反映巖石抵抗外部更硬物體壓入（侵入）其表面的能力。（1） 巖石中石英及其他堅硬礦物或碎屑含量愈多，膠結(jié)物的硬度越大，巖石的顆粒越細，結(jié)構(gòu)越致密，則巖石的硬度越大。而孔隙度高，密度低，裂隙發(fā)育的巖石

5、硬度將會降低。（2）巖石的硬度具有明顯的各向異性。但層理對巖石硬度的影響正好與對巖石強度的影響相反。垂直于層理方向的硬度值最小，平行于層理的硬度最大，兩者之間 可相差1.051.8倍。巖石硬度的各向異性可以很好地解釋鉆孔彎曲的原因和規(guī)律，并可利用這一現(xiàn)象來實施定向鉆進。（3）在各向均勻壓縮的條件下，巖石的硬度增加。在常壓下硬度越低的巖石，隨著圍壓增大，其硬度值增長越快。（4）一般而言，隨著加載速度增加，將導(dǎo)致巖石的塑性系數(shù)降低，硬度增加。但當(dāng)沖擊速度小于10m/s時，硬度變化不大。加載速度對低強度、高塑性及多孔隙巖石硬度的影響更顯著。鉆探技術(shù)的基本構(gòu)成是什么？5.鉆探技術(shù)的基本構(gòu)成是什么？設(shè)備

6、：鉆孔施工所使用的地面設(shè)備總稱。包括鉆探機、動力機、泥漿泵、鉆塔等。工藝：取心鉆探技術(shù)，無巖心鉆探技術(shù)，多介質(zhì)反循環(huán)鉆探技術(shù)，其它反循環(huán)鉆探技術(shù)，水文水井鉆探技術(shù) 地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)、礦物巖石學(xué)、地層學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、鉆探工程、工程地質(zhì)、工程與環(huán)境物探、鉆探機械6. 簡述硬質(zhì)合金鉆頭的碎巖機理（文字與簡圖）巖心鉆探使用硬質(zhì)合金鉆頭的一種鉆進方法。硬質(zhì)合金鉆進碎巖的機理是鉆頭在鉆壓的作用下,硬質(zhì)合金切削、刮削巖石。（與刀具（切削類似）相聯(lián)系：利用鑲焊在鉆頭體上的硬質(zhì)合金切削具，作為破碎巖石的工具，這種鉆進方法通稱為硬質(zhì)合金鉆進。但在實際使用中，硬質(zhì)合金鉆進只適用于鉆進中等硬度以下的地層，即可鉆性1 7 級

7、和部分8 級地層。若在更為堅硬的巖層中鉆進，則切削效果很差，切削具磨損很快或易折斷而迅速失去鉆進能力。當(dāng)前，軟的和中硬以下的地層，尤其是土層的鉆孔工作，主要靠硬質(zhì)合金鉆進。）7. 簡述孕鑲金剛石鉆頭的碎巖機理 聚晶金剛石復(fù)合片的簡稱。是石油鉆井行業(yè)常用的一種鉆井工具。它是以金剛石為原料加入粘結(jié)劑在高溫條件下燒結(jié)而成，復(fù)合片為圓片狀，金剛石厚度一般小于1mm,切削巖石時作為工作層，碳化鎢基體對聚晶金剛石薄層起支撐作用，兩者的有機結(jié)合，使PDC既具有金剛石的硬度和耐磨性，又具有碳化鎢的結(jié)構(gòu)強度和沖擊能力。由于聚晶金剛石內(nèi)晶體間的取向不規(guī)則，不存在單晶金剛石固有個解理面，所以PDC的抗磨性及強度高于

8、天然金剛石，且不易破碎。PDC鉆頭都采用了高質(zhì)量的爪型齒和環(huán)形齒，與其他類型復(fù)合片相比抗剪強度高、耐沖擊、壽命長、熱穩(wěn)定性能好的特點。PDC鉆頭采用超大排屑流道設(shè)計，可以更加有效運移鉆屑，清洗鉆頭，防止鉆頭泥包，提高機械鉆速。金剛石鉆頭按包鑲形式的不同，可分為表鑲鉆頭與孕鑲鉆頭兩種孕鑲鉆頭胎體表面上多而小的硬質(zhì)點(金剛石)對孔底巖石進行刻劃磨蝕,并且隨著金剛石的逐漸磨損和消失以及粘結(jié)胎體的不斷磨耗,新的金剛石又裸露出來進行工作。碎巖過程可看作是微切削和微壓裂壓碎作用的綜合,屬于小體積破碎。對于脆性巖石,以微壓裂壓碎為主;對于塑性巖石,以微切削為主。金剛石鉆頭的破巖作用是由金剛石顆粒完成的。在堅

9、硬地層中，單粒金剛石在鉆壓作用下使巖石處于極高的應(yīng)力狀態(tài)下（約4200-5700MPa，有的資料認為可達6300MPa），使巖石發(fā)生巖性轉(zhuǎn)變，由脆性變?yōu)樗苄浴瘟＝饎偸匀氲貙樱谂ぞ刈饔孟虑邢髌茙r，切削深度基本上等于金剛石顆粒的吃入深度。這一過程如同“犁地”故稱為金剛石鉆頭的犁式切削作用。在一些脆性較大的巖石里（如砂巖、石灰?guī)r等），鉆頭上的金剛石顆粒在鉆壓扭矩的同時作用下，破碎巖石的體積遠大于金剛石顆粒的吃入與旋轉(zhuǎn)體積。當(dāng)壓力不大時,只能沿金剛石的運動方向形成小溝槽，加大壓力則會使小溝槽深部與兩側(cè)的巖石破碎，超過金剛石顆粒的斷面尺寸。8. 用于鉆井行業(yè)的人造超硬材料主要有哪些？人造金剛石、人

10、造立方氮化硼等9. 地質(zhì)巖心鉆探與油氣井鉆探的主要區(qū)別在哪里？主要區(qū)別有以下幾點：1.鉆孔的直徑：Hole：孔，用于地質(zhì)鉆探，孔比較小，用于勘察，勘探 Well：井，用于油氣井鉆探，孔比較大，往往還要用于生產(chǎn)。2.鉆孔的深度：鉆探：比較淺。油氣井：比較深，技術(shù)有，成本高。3.地層情況：鉆探：地層比較復(fù)雜，低層遇到的種類比較多。油氣井：一般低層地層單一。10.空氣鉆進技術(shù)有哪些優(yōu)點？空氣鉆進的實質(zhì)是以壓縮空氣代替沖洗液，作為鉆進中的循環(huán)介質(zhì)來冷卻鉆頭，吹洗鉆孔把巖屑攜帶出地表的一種高效率、先進鉆進方法。空氣鉆進特別適用于干旱缺水地區(qū)、常年永凍層、孔內(nèi)嚴重漏水地層及用水鉆進較困難地區(qū)。（1）鉆進效

11、率高： 空氣鉆進效率比一般鉆進法約提高9 11 倍。其原因是：孔底巖石減掉了鉆孔內(nèi)的液柱靜壓力， 有助于巖石最大限度地釋放殘余應(yīng)力，使孔底巖石處于一種負壓效應(yīng)狀態(tài)，借助切削具的碎巖作用， 巖屑呈“爆炸” 形式崩離巖體，從而提高了鉆進效率。另外壓縮空氣以高速吹洗孔底、孔內(nèi)干凈， 幾乎完全沒有重復(fù)破碎，故在硬巖和深孔時， 鉆進效率更為顯著。（2）鉆頭壽命長： 空氣鉆進鉆頭壽命長，除上面提到的因素外， 還有一重要因素， 即當(dāng)壓縮空氣經(jīng)過鉆頭時，由于壓力驟然降低， 在此大量吸收熱量，有利于冷卻鉆頭， 防止燒鉆，并為切削具創(chuàng)造有利的工作環(huán)境。與一般鉆進方法相比，鉆頭壽命可提高十倍以上。（3）能取得正確的

12、地質(zhì)資料：空氣鉆進以空氣為循環(huán)介質(zhì)，它不污染巖石和孔壁這不僅對洗井、抽水等工作有益，而且可以獲取正確的水文地質(zhì)資料。（4）空氣鉆進不用水：這在干旱缺水地區(qū)其優(yōu)越性更為顯著，同時可以避免因漏水而帶來的堵漏問題和沖洗液、巖粉等對含水層堵塞的影響。什么是鉆孔結(jié)構(gòu)（也稱井身結(jié)構(gòu)）？所謂井身結(jié)構(gòu)，就是在水文水井鉆孔前和鉆井過程中，為了滿足水文地質(zhì)及成井工藝的要求，必須根據(jù)不同的地層和鉆進成孔方法，確定鉆進的深度和不同井深或地層時的鉆孔直徑。這種井深與井徑的匹配關(guān)系稱之為鉆井（孔）的井身結(jié)構(gòu)。一般可用圖示法或文字描述法表示。11. 什么是鉆孔結(jié)構(gòu)（也稱井身結(jié)構(gòu)）？所謂井身結(jié)構(gòu)，就是在水文水井鉆孔前和鉆井過

13、程中，為了滿足水文地質(zhì)及成井工藝的要求，必須根據(jù)不同的地層和鉆進成孔方法，確定鉆進的深度和不同井深或地層時的鉆孔直徑。這種井深與井徑的匹配關(guān)系稱之為鉆井（孔）的井身結(jié)構(gòu)。一般可用圖示法或文字描述法表示。鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計是與鉆進有關(guān)的，所有工程計算的基礎(chǔ)。鉆孔結(jié)構(gòu)是指鉆孔由開孔至終孔，鉆孔剖面中各孔段的深度和口徑的變化情況。據(jù)地層理想柱狀圖做出來的。一般來說，換徑次數(shù)越多、鉆孔結(jié)構(gòu)越復(fù)雜；換徑次數(shù)越少，鉆孔結(jié)構(gòu)越簡單。在可能情況下，應(yīng)使鉆孔結(jié)構(gòu)盡量簡單。根據(jù)地層條件，一層一層放入套管，所形成圖示的結(jié)構(gòu)：設(shè)計依據(jù)1鉆孔的用途和目的；2該地層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石物理力學(xué)性質(zhì)；3鉆孔的設(shè)計深度和鉆孔的方位方向

14、、頂角方向；4必需的終孔直徑；5鉆進方法、鉆探設(shè)備參數(shù)。12. 井身結(jié)構(gòu)有哪些要素？鉆井深度；鉆井直徑。13. 套管在鉆探工程中起什么作用？保護孔壁，支撐孔壁防止倒塌，為鉆探提供通道。 在鉆探施工過程中，套管用途很廣。鉆進復(fù)雜地層時，用套管護壁堵漏，可保證正常鉆進。巖心鉆探抽水試驗孔可用套管進行止水，保證抽水資料的準確性。長期水文觀測和開采孔，可用套管作為出水的通道。 中間套管用于井深較大,對井眼中間井段的易塌、易漏、高壓、含鹽等地層,起到隔離地層和保護井身的作用。下入了中間套管可以保證對下部，四通防噴器,可以預(yù)防井噴。套管還能用于套管鉆進，鉆頭和井下工具的起下在套管內(nèi)進行，利用鋼絲繩試下不提

15、鉆更換鉆頭、鉆具，能夠節(jié)省起下鉆時間，提高施工效率，大幅度節(jié)約鉆井成本。14. 鉆探設(shè)備包括哪些主要內(nèi)容？鉆探設(shè)備是指用于鉆探施工這種特定工況的機械裝置和設(shè)備，主要由鉆機、泥漿泵及泥漿攪拌機、泥漿凈化設(shè)備、鉆塔等組成。鉆機：是完成鉆進施工的主機，它帶動鉆具和鉆頭向底層深部鉆進，并通過鉆機上的升降機來完成起下鉆具和套管、提取巖心、更換鉆頭等輔助工作。鉆塔的主要功能：起下鉆具（套管）、減壓鉆進時懸掛鉆具、處理孔內(nèi)事故并為空中作業(yè)提供平臺。 泵的主要功能是：向孔內(nèi)輸送沖洗液以及清洗底孔、冷卻鉆頭和潤滑鉆具。通常，主要類型的鉆探設(shè)備均由鉆機、鉆塔桅桿、泥漿泵等三部分構(gòu)成。動滑車、大鉤、水龍頭、絞車、轉(zhuǎn)

16、盤、泥漿泵。15. 什么是正循環(huán)鉆進？什么是反循環(huán)鉆進？反循環(huán)的形式有多少種？正循環(huán)鉆進是泥漿自供應(yīng)池由泥漿泵泵出，輸入軟管送往水龍頭上部進口，再注入旋轉(zhuǎn)空心鉆桿頭部，通過空心鉆機一直流到鉆頭底部排出，旋轉(zhuǎn)中的鉆頭將泥漿潤滑，并將泥漿擴散到整個孔底，攜同鉆碴浮向鉆孔頂部，從孔頂溢排地面上泥漿槽。反循環(huán)鉆進與正循環(huán)鉆進的差異在鉆進時泥漿不經(jīng)水龍頭直接注入鉆孔四周，泥漿下達孔底，經(jīng)鉆頭拌和使孔內(nèi)部漿液均勻達到擴壁，潤滑鉆頭，浮起鉆碴，此時壓縮空氣不斷送入水龍頭，通過固定管道直到鉆頭頂部，按空氣吸泥原理，將鉆渣從空心鉆桿排入水龍頭軟管溢出。反循環(huán)鉆進按照產(chǎn)生沖洗液上升流動的方式不同，可分為地表噴射反

17、循環(huán)，泵吸反循環(huán)和氣舉反循環(huán)三種方式。不同反循環(huán)鉆進方式，隨著鉆孔深度的變化，鉆進效率也有所不同，所示為三種反循環(huán)鉆進方式在不同孔深時的效率曲線，從曲線變化情況可以看出，地表噴射反循環(huán)鉆進效率，在淺孔段效率較高，氣舉反循環(huán)鉆進效率在50 m 以后較高。在選擇反循環(huán)鉆進方式時，應(yīng)根據(jù)孔深、水位等情況進行合理的選擇，為了提高鉆進效率，有時也采用兩種方式相結(jié)合的復(fù)合式反循環(huán)鉆進。16. 鉆進參數(shù)主要有哪些？各自起到什么作用？17. 反映鉆井液基本性能的參數(shù)有哪些？泥漿的主要性能有哪些？（1）失水量及造壁性失水量和造壁性是泥漿最重要的性能指標(biāo)之一。鉆進時，若泥漿柱與地層間有壓力差存在時，泥漿中的自由水

18、逐漸脫離泥漿結(jié)構(gòu)向孔壁巖層的孔隙中滲入，這個過程叫做泥漿的失水。表示泥漿失水多少的性能稱為失水量。在泥漿失水的同時，泥漿中的一些較大的粘土附著在孔壁巖石上，形成一層泥皮，泥漿的這種能力稱為泥漿的造壁性。（2）觸變性和靜切力泥漿靜止時，粘土顆粒兩端水化膜薄處粘結(jié)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，稠化成膠狀物質(zhì)。當(dāng)再進行攪拌或振蕩時，又恢復(fù)其原有的流動性，這種性質(zhì)稱為泥漿的觸變性。要使靜止?fàn)顟B(tài)的泥漿開始運動，破壞單位面積網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)所需的力，稱為靜切力。其單位為Pa。一般規(guī)定，靜止1min美國石油學(xué)會的標(biāo)準為10s（秒）后測得的靜切力，稱為初切力。靜止10min后測得的切力，稱為終切力。泥漿觸變性能的好壞，以終切力和初切

19、力的差來表示。差值越大表示觸變性能越好。（3）粘度粘度是泥漿流動難易程度的指標(biāo)。它反映泥漿流動時，其內(nèi)部摩擦阻力的大小。摩擦阻力包括液體之間、粘土顆粒之間以及粘土顆粒與液體之間的磨擦阻力，并且也有泥漿結(jié)構(gòu)的影響。一般靜切力大的泥漿，其粘度也高。（4）比重泥漿的比重是指泥漿與同體積水的重量之比。泥漿比重的大小取決于泥漿中固相（粘土、加重劑及巖粉等）的含量和固相的比重。固相含量高和固相比重大，則泥漿的比重也大。泥漿的比重決定著對巖層的壓力。因此，在鉆進時，應(yīng)根據(jù)地層的穩(wěn)定程度來選擇泥漿的比重。如地層壓力大，加大泥漿的比重以平衡井內(nèi)地層的壓力。相反，在漏失地層鉆進時，應(yīng)加入發(fā)泡劑或減少固相的含量，用

20、來降低泥漿的比重以減少漏失。（5）含砂量泥漿含砂量是指泥漿中不能通過200號篩孔，即直徑大于0.074mm的砂粒所占泥漿總體積的百分含量。泥漿的含砂量高，不僅增大泥漿的比重，影響鉆速。而且也磨損鉆具、鉆頭和水泵等設(shè)備。同時在循環(huán)中止時還會因砂子的沉淀，發(fā)生埋鉆事故。故要求含砂量越低越好。一般不應(yīng)超過4%。（6）膠體率泥漿靜止24小時內(nèi)分離出水的體積百分數(shù)，即為泥漿的膠體率。泥漿的膠體率可作為初步評定泥漿質(zhì)量好壞的簡易方法。高質(zhì)量的泥漿，因粘土顆粒分散和水化好，在靜止時不分離出水。而粘土顆粒分散和水化程度不高的劣質(zhì)泥漿，往往能分離出許多水。（7）pH值泥漿的pH值（酸堿度）對泥漿性能有重大影響，

21、也是泥漿進行化學(xué)處理的重要依據(jù)。一般情況下，泥漿pH值應(yīng)控制在810之間，而鈣處理泥漿pH=11左右。19.為什么說鉆井液是鉆井工程的血液？基本功用：（1）排除鉆渣（2）保護井壁（3）冷卻鉆頭（4）潤滑鉆具特殊功用：（1）提供孔底動力（2）取心取樣介質(zhì)（3）傳遞孔底信號（4）水力碎巖與導(dǎo)向（見作業(yè)）20.什么是欠平衡鉆井？其優(yōu)點與風(fēng)險何在？所謂欠平衡鉆井工藝技術(shù)，就是在鉆井過程中始終保持鉆井液循環(huán)體系井底壓力低于地層孔隙壓力，利用專用設(shè)備使產(chǎn)層的流體有控制地進入井筒并將其循環(huán)到地面，實現(xiàn)安全鉆進。包括：欠平衡專用裝備的選型與配套、井身結(jié)構(gòu) 、鉆頭優(yōu)選、鉆具組合、參數(shù)優(yōu)選、井控技術(shù)等幾個方面。優(yōu)

22、點：1、減少或防止地層污染2、對產(chǎn)層進行實時連續(xù)調(diào)查3、提高鉆速, 提高鉆頭壽命4、杜絕或減少井漏5、杜絕或減少壓差卡鉆等井下復(fù)雜6、提前生產(chǎn)，降低完井及增產(chǎn)作業(yè)成本7、提高初期產(chǎn)量。8、延長有效儲層開采期和發(fā)現(xiàn)新的產(chǎn)層。風(fēng)險：1.井壁坍塌：對于欠壓實的地層，不宜采用欠平衡鉆井技術(shù)。 2.環(huán)境保護：欠平衡鉆井產(chǎn)出的儲層流體有油氣水等，甚至含CO2或H2S。必須根據(jù)地面循環(huán)及分離系統(tǒng)的功能、壓力級別、控制能力等確定能否用欠平衡鉆井。 3.考慮井眼失控的危險性：對高壓高滲地層，特別是高壓氣井，如果防噴系統(tǒng)損壞或人員操作失誤有可能導(dǎo)致井噴失控。 4.膨脹地層鹽巖蠕動泥巖膨脹縮徑導(dǎo)致卡鉆：不宜應(yīng)用欠平

23、衡鉆井。5.油氣產(chǎn)出過量：造成速敏 21.XY-8是什么意思？寫出XY系列巖心鉆機的標(biāo)識符號并注明其意義。XY-8:鉆探深度為3000米，油壓（液壓）式巖芯鉆機。X：巖芯鉆機 Y：油壓（液壓） 數(shù)字：鉆探深度等級。（1-100m；2-300m;3-600m;4-1000m;5-1500m;6-2000m;8-3000m;9-4000m)二、綜述題 每題25分。1. 鉆探工程在國民經(jīng)濟建設(shè)中能夠發(fā)揮哪些作用？我國人口多、資源相對不足。目前資源短缺已成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸。巨大的資源缺口將成為長期制約我國經(jīng)濟社會發(fā)展的重要因素。快速勘查發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)資源后備基地，確保國家經(jīng)濟安全已成為十分迫切的戰(zhàn)略

24、任務(wù)。發(fā)深部地質(zhì)巖心鉆探關(guān)鍵技術(shù)與裝備無論是提升我國的鉆探技術(shù)水平還是滿足資源勘探的迫切需求都是非常必要的；對緩解目前資源短缺制約我國經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸、發(fā)現(xiàn)新的礦產(chǎn)地、拓展新的找礦空間實現(xiàn)資源可持續(xù)發(fā)展意義重大。”隨著科技進步和經(jīng)濟發(fā)展，巖土鉆掘工程在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著越來越大的作用 。已廣泛應(yīng)用于：(1) 礦產(chǎn)資源勘探和部分礦產(chǎn)的開采；(2) 水文地質(zhì)勘探和水井鉆；(3) 工程地質(zhì)勘查和生態(tài)環(huán)境研究；(4) 地質(zhì)災(zāi)害的防治與環(huán)境治理；(5) 工民建和道路橋梁的基礎(chǔ)工程；(6) 國防工程及海岸工程；(7) 科學(xué)鉆探。 地質(zhì)礦產(chǎn)勘探鉆進；水文水井鉆進；工程地質(zhì)勘察、基礎(chǔ)工程施工鉆進；油氣井鉆進；爆破

25、孔鉆進(采礦、物探)；科學(xué)鉆探（海洋、湖泊、大陸、環(huán)境、冰川、外星）；地?zé)帷⒏蔁釒r鉆采；水力采礦；核廢料掩埋、二氧化碳掩埋等；地質(zhì)災(zāi)害治理（邊坡錨固、抗滑樁、止水帷幕等）；非開挖鋪管；文物考古鉆探；豎井鉆鑿（礦山、地下核試驗等）；搶險救災(zāi)（地下滅火、通風(fēng)孔等）2. 泥漿在鉆探工程中的重要作用是什么？鉆井液（原稱泥漿）是指鉆井中使用的工作流體。 泥漿是廣泛使用的鉆井液，主要適用于松散、裂隙發(fā)育、易坍塌掉塊、遇水膨脹剝落等孔壁不穩(wěn)定巖層。鉆井液 - 其主要功能如下：1.沖洗井底：鉆井液可在鉆頭水眼處形成高速的液流，噴向井底。這高速噴出的鉆井液可將由于鉆井液壓力與地層壓力差而被壓持在井底的巖屑沖起，

26、起沖洗井底的作用。2.攜帶巖屑：當(dāng)鉆井液在環(huán)空的上返速度大于巖屑的沉降速度時，鉆井液可將井中的巖屑帶出，即在一定的上返速度下，鉆井液有攜帶巖屑（簡稱攜巖）的作用。3.平衡地層壓力：鉆井液的液柱壓力必須與地層壓力相平衡才能達到防止井噴或者鉆井液大量漏進地層的目的。可通過調(diào)整鉆井液密度控制鉆井液的液柱壓力，使它與地層壓力相平衡。4.冷卻與潤滑鉆頭：鉆井液可將鉆井過程中鉆具（鉆頭與鉆柱）與地層摩擦產(chǎn)生的熱帶至地面，起冷卻作用。同時，鉆井液能有效地降低鉆具與地層的摩擦，起潤滑作用。5.穩(wěn)定井壁：可在鉆井液中加入適當(dāng)?shù)奶幚頇C，使鉆井液具有抑制頁巖膨脹和（或）分散的能力，同時產(chǎn)生薄而韌的濾餅，起穩(wěn)定井壁的

27、作用。6.懸浮巖屑和密度調(diào)整材料：當(dāng)停止循環(huán)時，鉆井液處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中的膨潤土顆粒可互相聯(lián)結(jié)，形成結(jié)構(gòu)，將巖屑懸浮起來。若鉆井液中加有密度調(diào)整材料（如重晶石），則在停止循環(huán)時，鉆井液也可將它懸浮起來。鉆井液懸浮巖屑和密度調(diào)整材料的能力，可使鉆井液停止循環(huán)后易于再啟動。7.獲取地層信息：通過鉆井液攜帶出的巖屑，可以獲取地層許多信息，如油氣顯示、地層物性等。8.傳遞功率：鉆井液可將鉆井液泵的功率經(jīng)鉆柱從鉆頭水眼高速噴射傳到井底，提高鉆頭的破巖能力，加快鉆井速度。鉆進過程中，用液體或氣體的連續(xù)循環(huán)把孔內(nèi)的巖屑沖洗或吹洗出來，稱為鉆孔沖洗。沖洗用的介質(zhì)，不論是液體還是氣體習(xí)慣上都被叫做沖洗液或鉆井液

28、(drilling fluid)。由于早期的沖洗液多為粘土與水的混合物，所以沖洗液也被籠統(tǒng)地稱做泥漿(mud) ，泥漿這個術(shù)語一直沿用，現(xiàn)在還有不少人把沖洗液統(tǒng)稱為泥漿。鉆井液作用：懸浮和攜帶巖屑及加重劑；平衡地層壓力和井壁側(cè)壓力，穩(wěn)定井壁，防止井噴、井漏和井塌等事故的發(fā)生；傳遞水功率，幫助和破碎巖石；冷卻和潤滑鉆頭及鉆具；為井下鉆具提供動力；部分地支承鉆柱和套管的重量；從鉆井液中獲得所鉆地層的地質(zhì)資料。冷卻、排粉、潤滑、支撐沒有泥漿的保護，鉆井井壁會遇水膨脹、縮徑，甚至流散、垮孔 。3為什么說上天難、入地更難？4鉆探工程中體現(xiàn)了哪些現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)進步？1，先進的地球科學(xué)、地球物理學(xué)是鉆探技術(shù)的

29、基礎(chǔ)，這些先進的技術(shù)充分應(yīng)用于鉆探領(lǐng)域。鉆進的方法和施工工藝都必須根據(jù)所鉆地區(qū)地層的結(jié)構(gòu)而定。比如，在鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計之時，就必須根據(jù)地質(zhì)學(xué)家提出的理想地層剖面柱狀圖來進行；再比如鉆頭鉆具的選擇，就要根據(jù)鉆進所遇地層來決定。還有巖石的性質(zhì)、地殼的結(jié)構(gòu)、不同地區(qū)的地質(zhì)情況等。2，鉆探工程體現(xiàn)微電子技術(shù)。自動化巖心鉆機，體現(xiàn)了人工智能技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。現(xiàn)代先進定向鉆進技術(shù)更是體現(xiàn)了電子計算機控制技術(shù)的先進性。此外，鉆探需要采集地下數(shù)據(jù)，也體現(xiàn)了先進的信號測試與傳輸技術(shù)，數(shù)據(jù)的處理，反映了先進的計算機技術(shù)等等。3，現(xiàn)代先進的計算機軟件技術(shù)在鉆探中體現(xiàn)。現(xiàn)代鉆機的設(shè)計，由于先進的設(shè)計軟件而大大提高效率。

30、鉆探工作用各類分析軟件來對所要鉆探的地層進行模擬，從而使獲得的信息形象化，更有利于指導(dǎo)鉆探施工的進行。還比如現(xiàn)在很多先進鉆探設(shè)備都配有高度智能化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來進行控制。然后，能源技術(shù)也是與鉆探工程密切相關(guān)的技術(shù)之一。比如非開挖、隨鉆測量等先進鉆探工藝中，某些部件必須得單獨供能，比如鉆桿中的各個傳感器，信息采集系統(tǒng)，反饋系統(tǒng)等，這樣就要求能源能在高溫高壓，或者水中供能，此外為了減少更換能源的次數(shù)縮短工期，還要求供能源要有很好的續(xù)航能力。4，鉆探工程還與空間技術(shù)，海洋技術(shù)，通訊技術(shù)，制造技術(shù)等密切相關(guān)。全液壓頂驅(qū)型地質(zhì)巖心鉆機系列比如在大洋科學(xué)鉆探工程中，要保證鉆進過程中水平位移和鉛直位移保持穩(wěn)定，就需要多個隨動系統(tǒng)來進行準確的反饋控制，這種尖端設(shè)備就不僅僅采用一兩種技術(shù)就能實現(xiàn)的，需要結(jié)合力學(xué)，聲學(xué)，電子學(xué)以及計算機科學(xué)等等5.簡述鉆探設(shè)備與工藝之間的關(guān)系。鉆探設(shè)備通指探礦工程施工中所使用的機械，它是達到各種工藝操作要求，