是塑性的，岩石的塑性变形主要是由矿物颗粒间沿界面滑动而引起的。岩石颗粒间相对滑移越强，孔隙度和湿度越大，则岩石的塑性越强。 在常温、常压下，岩石在单轴压塑状态下的塑性不明显，但在复杂应力状态下及一定温压条件下，岩石却表现出明显的塑性。

在岩石力学中，根据单向压塑时应力-应变曲线所反映的岩石变形特征，常把岩石分为三类：

弹脆性岩石－如花岗岩、石英岩等；弹塑性岩石－大理岩、石灰岩、砂岩；塑性岩石－粘土、盐岩、高孔隙岩石等。

岩石在外力作用下，首先产生弹性变形，其应力－应变关系是一条斜率为E的直线，若进一步增加外载，便出现3种可能：1 岩石脆性破坏，在此之前不存在不可逆的应变，这类岩石称为弹脆性体；2 应力和应变之间的直线关系发生变化，也产生脆性破坏，这类岩石称为弹塑性体；3 经过短暂弹性变形后，很快转入典型的塑性变形，岩石不发生脆性破坏而是塑性破坏，其特点是破坏前有较大的不可逆应变和明显的破坏面－塑性体

在三轴应力作用下，岩石力学性质的另一显著变化是：随着围压增大，岩石表现出由脆性到塑性的转变，并且围压越大，岩石破坏前呈现的塑性也越大。

实验表明：灰岩当围压小于50MPa时，基本上为脆性破碎；当大于50MPa时，开始出现塑性；当大于100MPa时，明显表现为塑性。

9

第二节 岩石可钻性及其分级 一、概念 可钻性：钻进过程中岩石抵抗破碎的程度，亦即岩石被破碎的难易程度。 岩石可钻性是决定钻进效率的基本因素。

二、岩石可钻性的影响因素 岩石可钻性是个多变量的函数，不仅受控于岩石的性质，而且与外界技术条件和工艺参数有密切的关系：所钻岩石的物理力学性质；破碎岩石所采用的方法(破碎工具的结构、种类及质量，钻进规程参数，孔底破碎岩石的能量消耗)；孔底岩屑清除是否干净。

三、 岩石可钻性分级 岩石可钻性分级是合理选择钻进方法、钻头结构及钻进规程参数的依据；也是制订钻探生产定额、编制生产计划的基础。

划分岩石可钻性的方法 可钻性表示方法目前尚不统一，不同部门因所用的钻探设备、钻进方法不同，而采用不同的表示方法：地质勘探岩心钻探常用机械钻速(m/h)表示；石油部门有时以机械钻速和钻头进尺之积作为衡量指标；使用冲击钻进的部门多用单位体积破碎功来表示。 常用方法：力学性质指标法－据压入硬度分6类12级；实际钻进速度法－用勘探钻进速度m/h分12级；微钻法－用微型孕镶钻头模拟钻进速度分12级；破碎比功法－冲击钻进时用m3/h分岩石10级。

岩石可钻性综合分级方法，目前被认为是最科学的分级法，它以岩石的物理力学性质和岩石局部抗机械破碎能力作为统一定级的基础。 在室内测试基础上，经分析、对比 ，参照统计

10

资料，确立以岩石压入硬度为主和摆球弹跳次数、摆球塑性系数，微钻速度、声波穿透速度为指标的岩石可钻性分级。 该分级包括3张表：以压入硬度、摆球硬度、统计效率为指标(附录一)；以微钻速度为指标(附录二)；以声波穿透速度为指标归纳一个表(附录三

第三章 钻探设备、钻具及开孔

第一节 岩心钻探设备 钻塔是用来下钻和提钻时，用于吊装钻杆的支架，通过提升轮的正、反转，用钢丝绳提钻和下钻。 泥浆泵是在钻井时，给钻头冷却时供水的高压泵，因为钻孔时钻头需要冷却，同时又要将钻出的沙石泥土排出，所以通过钻杆中心的孔将高压水输送的钻头，同时高压水连同泥沙从钻杆四周被挤出孔内。钻井时泥浆泵的作用是非常重要的。

钻探工程包括钻探工艺和钻探设备两方面内容，以钻探工艺为主，钻探设备是服从于钻进工艺要求的专业机械设备，其优劣以实现和满足钻进工艺的程度来辨别。 钻探工艺要求钻机应能完成以下基本作业：驱动钻杆柱及钻头等回转(冲击或震动)碎岩；提供碎岩必须的轴向压力，并能进行压力调节； 升降钻具，具有使钻杆柱及钻头等提出孔口及再下入孔内继续下一回次钻进的能力

一钻机1. 钻机的主要功能*：① 带动钻具向岩层深部钻进；②通过升降机起2下钻具

2. 选用、评价钻机的主要参数 钻机的技术特征参数是钻

11

机生产与经济技术性能及质量指标的总和，也是选用、比较和评价钻机的依据，主要包括：基本参数、主要参数和一般参数。 3.选用、评价钻机的原则 钻进能力参数（钻进深度；钻孔直径；钻杆直径）; 回转系统参数(回转器的转速;立轴(或转盘)通孔直径与让开孔口形式); 钻机给进系统参数(立轴最大上顶力;立轴最大给进力;给进速度、给进行程与倒立轴速度 )； 钻机升降系统参数（最大起重量；提升速度）；钻机的重量和动力机的功率

4. 回转器的转速: 带动钻头、钻具回转钻进时的速度 (1) 确定回转器最高转速的主要依据：钻头适用的最高转速；钻杆与钻机的质量；钻头、钻杆、钻机与钻进工艺的发展趋势等 (2) 目前各类钻头适用的最高转速：孕镶金刚石钻头：V为3.5m/s； 表镶金刚石钻头： 一般V为﹥2.5m/s； 硬质合金钻头：一般n为400~500r/min；；钻粒钻头：n为400r/min (3)回转器最低速度：最低转速以适应开孔钻进、复杂岩层钻进、扫孔与处理孔内事故等的需要为依据。其中：硬合金钻头： 100~150r/min ；表镶金刚石钻头： 50~ 150r/min

为适应不同岩层、钻进方法、钻头类型需要，nmax~nmin间一般取3~8档(现多为无级调速液压变速器)。为使主轴钻机用于事故处理，转盘式钻机兼作拧管机，并设1~2个反转档。 5. 钻机的分类 （1）按用途分类：① 石油天然气勘探开发钻井设备：转盘式，井深大，功率大，设备复杂庞大。② 固体

12