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无锡金鹰金刚石工具厂

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岩石的可钻性及其分级

作者:admin 发布日期:2020-05-08

概述

 

岩石的可钻性就是在一定技术条件下钻进岩石的难易程度.也可以说是钻进时岩石抵抗破碎的能力。

目前,在岩心钻探中衡量可钻性的指标有二:

 

  • 机械钻速:以每小时进尺米数为指标(指纯钻进时间);
  • 一次提钻长度:以每回次进尺数为指标。对软岩石来说,由于岩心的采取而受到限制;对硬岩石来说,该指标主要是指钻头在孔底的工作寿命。

我国岩心钻探采用的是12级岩石分类,如表 2- 15所示。目前, 金刚石钻进已普遍推广,因此,制订出了金刚石钻进的岩石分级(见表 2- 16,表 2- 17,表 2- 18)。

岩石的可钻性划分

 

地质勘探钻进工作中,经常用以下方法来划岩石的可钻性级别。

 

  1. 刻划对比法

刻划对比法是比较粗略的,但操作简单易行。具体指标如下:

 

(1)大拇指甲:刻划1~3级的岩石矿物; (2)铁刀:刻划3~4级的岩石矿物;

(3)普通钢刀:刻划4~5级的岩石矿物; (4)锉刀:刻划5~6级的岩石矿物;

(5)合金刀:刻划7~8级的岩石矿物。

 

  1. 岩石力学性质进行分级

按岩石力学性质进行分级是采用单一的岩石力学性质来划分岩石的可钻性级别。如按压入硬度值把岩石分成6类12级(表 1- 6),

也可据摆球的回弹次数(岩石动力硬度)把岩石分成12级(表 1- 14)。

表 1- 14 按摆球硬度计的回弹次数对岩石的可钻性分级表

 

岩石级别

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

回弹次数

≤14

15~

30~

45~

55~

65~

75~

85~

95~

105~

≥125

 

 

29

44

54

64

74

84

94

104

125

 

  1. 按机械钻速分级

按机械钻速分级的方法。是在规定的设备、工具和技术规范条件下进行现场实际钻进,以所得的纯钻进速度作为岩石可钻性的分级指标。同时,考虑到由于岩石的研磨性造成的钻进速度逐渐降低,使回次钻进长度缩短,故在分级指标中,一并列入回次长度值作为辅助性指标。

我国自1958年以来所采用的岩石分级表就是在大量实际钻进资料统计分析的基础上得出来的(表 1- 15)。它与钻探生产定额等指标的一致性较好,对促进钻探生产曾起到了积极的作用。

表 1- 15 1958 年以来所采用的岩石分级表

 

岩石等级

岩石类别

代表性岩石

可钻性

回次长度/m

 

 

 

 

松软松散

 

 

次生土、壤土、矽藻土

/m·h-1

7.50

 

 

2.80

 

 

 

 

松软松散

黄土;粘土、冰

4.00

2.40

 

 

 

 

软的

风化变质的页岩、千枚岩、泥灰岩、

2.45

2.00

 

 

褐煤、烟煤

 

 

较软的

叶岩类、较致密泥灰岩、岩盐、火山

1.60

1.70

 

 

凝灰岩

 

 

稍硬的

泥质板岩、细粒石灰岩、蛇蚊岩、纯

1.15

1.50

 

 

橄榄岩、无烟煤

 

 

中等硬度

微矽化石灰岩、千枚岩、石英云母片

0.82

1.30

 

 

岩、辉长岩

 

 

中等硬度

矽质石灰岩、石英二长岩、含长石石

0.57

1.10

 

 

英砂岩、角闪石斑岩、玢岩

 

 

硬的

矽卡岩、千枚岩、微风化的花岗岩

0.38

0.85

硬的

高矽化的石灰岩、粗粒的花岗岩、矽

0.25

0.65

 

 

化凝灰岩

 

 

坚硬的

细粒花岗岩、花岗片麻岩、坚硬的石

0.15

0.50

 

 

英伟晶岩

 

 

坚硬的

刚玉岩、石英岩、含铁碧玉岩

0.09

0.32

最坚硬的

未风化致密的石英岩、碧玉岩、燧石

0.05

0.16

 

 

 

随着技术条件(设备.钻进方法与工具等).技术水平(钻进规程参数的最佳配合.冲洗介质性能及工人操作水平等)的改变,各类岩石的实钻指标(可钻性等级)的绝对值和相对关系都会发生变化。特别是绳索

 

取芯钻进方法的普及和反循环连续取芯钻进方法的出现,使原分

 

级表中的回次长度指标基本失去意义。因此:岩石可钻性按纯钻进速度的分级表,每隔几年就要进行一次修订。原地质矿产部曾制定了适合于金刚石钻进的岩石可钻性分级表,如表 1- 16 所列。

  1. 微钻法

采用模拟的微型孕镶金刚石钻头,按一定的规程,对岩心进行钻进试验。我国原地质矿产部的规范是以微钻的平均钻速作为岩石可钻性指标,其分级情况如表 1- 17所列。而原石油部1987年颁布的岩石可钻性分级办法是用微钻在岩样上钻三个孔深2.4mm的孔,取三个孔钻进时间的平均值为钻时t,对下式的结果取整后作为该岩样的可钻性级别Kd,据此值可把各油田地层的可钻性分成10个等级,等级越高

 

的岩石越难钻。

Kd = log2 t

 

 

表 1- 16 金刚石钻进的岩石可钻性分级表

 

岩石级别

钻进时效(m/h)

金刚石 硬合金

代表性岩石举例

1~4

>3.90

粉砂质泥岩,碳质页岩,粉砂岩,中粒砂岩,

 

透闪岩,煌斑岩

5

2.90~3.60 2.50

硅化粉砂岩,滑石透闪岩,橄榄大理岩,白色

 

大理岩,石英闪长玢岩,黑色片岩

6

2.30~3.10 2.00

黑色角闪斜长片麻岩,白云斜长片麻岩,黑云

 

母大理岩,白云岩,角闪岩,角岩

 

 

7

1.90~2.60

1.40

白云斜长片麻岩,石英白云石大理岩,透辉石

化闪长玢岩,混合岩化浅粒岩,黑云角闪斜长岩,透辉石岩,白云母大理岩,蚀变石英闪长玢岩,黑云角石英片岩

8

1.50~2.10

0.80

花岗岩,矽卡岩化闪长玢岩,石榴石矽卡岩,

 

 

 

石英闪长玢岩,石英角闪岩,黑云母斜长角闪

 

 

 

岩,混合伟晶岩,黑云母花岗岩,斜长闪长岩,

 

 

 

混合片麻岩

9

1.10~1.70

 

混合岩化浅粒岩,花岗岩,斜长角闪岩,混合闪长

岩,钾长伟晶岩,橄榄岩,斜长混合岩,闪长玢

 

 

 

岩,石英闪长玢岩,似斑状花岗岩,斑状花岗

 

 

 

闪长岩

10

0.80~1.20

 

硅化大理岩,矽卡岩,钠长斑岩,斜长岩,花

 

 

 

岗岩,石英岩,硅质凝灰砂砾岩

11

0.50~0.90

 

凝灰岩,熔凝灰岩,石英角岩,英安岩

12

<0.60

 

石英角岩,玉髓,熔凝灰岩,纯石英岩

 

表 1- 17 按微钻的平均钻速对岩石可钻性分级表

岩石级别  3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

微钻钻速(mm/min)

216~

135~

85~

53~

34~

21~

14~

9~

6~

≤5

259

259

215

134

84

52

33

20

13

8