《鉆井工程實(shí)驗(yàn)》講義

1、巖石硬度的測(cè)定巖石硬度的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握巖石硬度的測(cè)定方法；、掌握巖石硬度的測(cè)定方法； 2、掌握巖石塑性系數(shù)的測(cè)定方法。、掌握巖石塑性系數(shù)的測(cè)定方法。二、原理二、原理 硬度是反映巖石抵抗工具侵入破壞的能力的參數(shù)。在一硬度是反映巖石抵抗工具侵入破壞的能力的參數(shù)。在一定的壓力下，用同一個(gè)壓頭對(duì)同一種巖樣進(jìn)行加壓實(shí)驗(yàn)，通定的壓力下，用同一個(gè)壓頭對(duì)同一種巖樣進(jìn)行加壓實(shí)驗(yàn)，通過記錄巖石破壞時(shí)所加的壓力與壓頭的面積可以測(cè)定該巖石過記錄巖石破壞時(shí)所加的壓力與壓頭的面積可以測(cè)定該巖石的硬度。試驗(yàn)時(shí)，在每塊巖樣上重復(fù)測(cè)試三次，記錄每次巖的硬度。試驗(yàn)時(shí)，在每塊巖樣上重復(fù)測(cè)試三次，記錄每次巖石

2、破壞時(shí)所加的壓力，求壓力的平均值，與壓頭面積的比值石破壞時(shí)所加的壓力，求壓力的平均值，與壓頭面積的比值作為該巖石的硬度值。巖石的塑性系數(shù)為巖石破碎前耗費(fèi)的作為該巖石的硬度值。巖石的塑性系數(shù)為巖石破碎前耗費(fèi)的總功與彈性變形功的比值。根據(jù)繪制的實(shí)驗(yàn)曲線進(jìn)行計(jì)算?？偣εc彈性變形功的比值。根據(jù)繪制的實(shí)驗(yàn)曲線進(jìn)行計(jì)算。 三、實(shí)驗(yàn)步驟三、實(shí)驗(yàn)步驟1、將位移傳感器調(diào)整到最上端、將位移傳感器調(diào)整到最上端2、放置巖樣、放置巖樣3、加壓確定零點(diǎn)、加壓確定零點(diǎn) 打開記錄儀，按照菜單提示設(shè)置記錄方式。搖動(dòng)手搖泵，活塞慢慢上升，打開記錄儀，按照菜單提示設(shè)置記錄方式。搖動(dòng)手搖泵，活塞慢慢上升，確保最下面墊塊的橫梁先與位移

3、傳感器接觸，當(dāng)記錄儀顯示壓力有變化時(shí)，確保最下面墊塊的橫梁先與位移傳感器接觸，當(dāng)記錄儀顯示壓力有變化時(shí)，說明巖樣與壓頭已經(jīng)接觸巖石，停止搖動(dòng)手搖泵，此時(shí)記錄下位移值和壓力說明巖樣與壓頭已經(jīng)接觸巖石，停止搖動(dòng)手搖泵，此時(shí)記錄下位移值和壓力值，作為零點(diǎn)。值，作為零點(diǎn)。4、加壓破壞巖石、加壓破壞巖石 用手搖泵均勻加載，每隔壓力增量用手搖泵均勻加載，每隔壓力增量20公斤記錄一組壓力和位移值，直至巖公斤記錄一組壓力和位移值，直至巖樣破碎（有響聲），則該點(diǎn)測(cè)試完畢。樣破碎（有響聲），則該點(diǎn)測(cè)試完畢。5、卸壓、卸壓6、移動(dòng)巖樣、移動(dòng)巖樣 使測(cè)點(diǎn)相距大于使測(cè)點(diǎn)相距大于10mm，重復(fù)第，重復(fù)第25步；步；7、關(guān)

4、閉記錄儀、關(guān)閉記錄儀8、整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)面、整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)面四、儀器設(shè)備巖石硬度計(jì)四、儀器設(shè)備巖石硬度計(jì)操作要點(diǎn)：操作要點(diǎn)：1 1、位移傳感器一定要輕放并且固定牢靠；、位移傳感器一定要輕放并且固定牢靠；2 2、實(shí)驗(yàn)過程中一定要保持安靜，以便聽到巖石破碎的清脆的聲音；、實(shí)驗(yàn)過程中一定要保持安靜，以便聽到巖石破碎的清脆的聲音；3 3、數(shù)據(jù)記錄時(shí)一般每隔、數(shù)據(jù)記錄時(shí)一般每隔10102020公斤記錄一個(gè)點(diǎn)。公斤記錄一個(gè)點(diǎn)。巖石名稱與編號(hào)巖石名稱與編號(hào) 測(cè)試數(shù)據(jù)測(cè)點(diǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)測(cè)點(diǎn)及參數(shù)及參數(shù)1234561壓力壓力(kg)位移位移(mm)2壓力壓力(kg)位移位移(mm)3壓力壓力(kg)位移位移(mm)五、數(shù)據(jù)記錄

5、五、數(shù)據(jù)記錄六、數(shù)據(jù)處理與分析六、數(shù)據(jù)處理與分析計(jì)算和繪圖過程中將所記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理：計(jì)算和繪圖過程中將所記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理：1 1、壓力記錄壓力、壓力記錄壓力2 22 2、位移記錄位移、位移記錄位移/10/10PADEBCO壓入深度壓入深度壓力壓力PP0OEDOABCSSK 塑性系數(shù)：SPPy硬度：巖石可鉆性的測(cè)定與鉆頭選型巖石可鉆性的測(cè)定與鉆頭選型一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康? 1、掌握可鉆性的測(cè)定方法；、掌握可鉆性的測(cè)定方法；2 2、學(xué)會(huì)如何根據(jù)巖石可鉆性進(jìn)行鉆頭選型、學(xué)會(huì)如何根據(jù)巖石可鉆性進(jìn)行鉆頭選型 。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理1 1、基本概念：巖石可鉆性是綜合反映巖石物理力學(xué)性質(zhì)（硬度

6、、強(qiáng)度、基本概念：巖石可鉆性是綜合反映巖石物理力學(xué)性質(zhì)（硬度、強(qiáng)度、研磨性等）、鉆井工藝條件（鉆頭類型、操作水平、水力條件等）。研磨性等）、鉆井工藝條件（鉆頭類型、操作水平、水力條件等）。2 2、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)原理用微鉆頭在巖樣上鉆孔，通過實(shí)鉆鉆時(shí)確定巖石的可鉆性。用微鉆頭在巖樣上鉆孔，通過實(shí)鉆鉆時(shí)確定巖石的可鉆性。實(shí)驗(yàn)條件：實(shí)驗(yàn)條件： 1 1、環(huán)境：常溫常壓；、環(huán)境：常溫常壓； 2 2、鉆頭直徑：、鉆頭直徑：32.75mm;32.75mm; 3 3、鉆壓：、鉆壓：889.66N889.66N（牙輪鉆頭）或（牙輪鉆頭）或593N593N（PDCPDC鉆頭）；鉆頭）； 4 4、轉(zhuǎn)速：、轉(zhuǎn)速：55

7、55轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/ /分（分（rpmrpm）; ; 5 5、鉆進(jìn)深度：、鉆進(jìn)深度：2.4mm 2.4mm （牙輪鉆頭牙輪鉆頭）或）或4mm4mm（PDCPDC鉆頭）鉆頭） 6 6、計(jì)算方法：、計(jì)算方法：dtdK2log3321ddddtttt三、設(shè)備介紹三、設(shè)備介紹加壓砝碼加壓砝碼巖樣固定手柄巖樣固定手柄加壓油泵、手柄加壓油泵、手柄轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)壓力表壓力表牙輪模式牙輪模式PDC模式模式清零按鈕清零按鈕總電源開關(guān)總電源開關(guān)牙輪模式牙輪模式巖屑缸巖屑缸PDC控制器控制器牙輪控制器牙輪控制器計(jì)時(shí)控制器計(jì)時(shí)控制器一、牙輪鉆頭實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范一、牙輪鉆頭實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范1 1、將加工好的巖石放在巖心支架、將加工好的

8、巖石放在巖心支架上，旋轉(zhuǎn)手輪將巖石壓緊；上，旋轉(zhuǎn)手輪將巖石壓緊；2 2、選擇放置、選擇放置兩個(gè)兩個(gè)砝碼；砝碼；3 3、用手搖泵進(jìn)行加壓，使砝碼升、用手搖泵進(jìn)行加壓，使砝碼升到最上端（到最上端（小于小于0.9MPa0.9MPa）后，回）后，回退手搖泵，使之壓力表顯示為退手搖泵，使之壓力表顯示為0.8MPa0.8MPa左右；左右；4 4、打開總電源開關(guān)；、打開總電源開關(guān)；5 5、選擇、選擇牙輪模式牙輪模式；6 6、按下按下“清零清零”按鈕，當(dāng)牙輪控按鈕，當(dāng)牙輪控制器和計(jì)時(shí)器顯示數(shù)據(jù)均為零后制器和計(jì)時(shí)器顯示數(shù)據(jù)均為零后再按清零開關(guān)；再按清零開關(guān)；7 7、打開電機(jī)開關(guān)；、打開電機(jī)開關(guān)；8 8、鉆完后，

9、電機(jī)自動(dòng)停止，并記、鉆完后，電機(jī)自動(dòng)停止，并記錄計(jì)時(shí)器上顯示的鉆時(shí)（秒）；錄計(jì)時(shí)器上顯示的鉆時(shí)（秒）；9 9、關(guān)閉電機(jī)開關(guān)；、關(guān)閉電機(jī)開關(guān)；1010、手搖泵緩慢卸壓，觀察牙輪、手搖泵緩慢卸壓，觀察牙輪控制器的數(shù)據(jù)顯示為控制器的數(shù)據(jù)顯示為0 0時(shí)，立即停時(shí)，立即停止卸壓，使負(fù)壓盡可能??；止卸壓，使負(fù)壓盡可能??；1111、松開旋轉(zhuǎn)手輪，卸下石頭；、松開旋轉(zhuǎn)手輪，卸下石頭；1212、關(guān)閉、關(guān)閉牙輪模式牙輪模式；1313、關(guān)閉總電源；、關(guān)閉總電源；1414、清理巖屑盤，清理儀器面板、清理巖屑盤，清理儀器面板和實(shí)驗(yàn)臺(tái)面。和實(shí)驗(yàn)臺(tái)面。二、二、PDC鉆頭實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范鉆頭實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范1 1、將加工好的巖石放在

10、巖心支架將加工好的巖石放在巖心支架上，旋轉(zhuǎn)手輪將巖石壓緊；上，旋轉(zhuǎn)手輪將巖石壓緊；2、選擇放置、選擇放置一個(gè)一個(gè)砝碼（下端）；砝碼（下端）；3、用手搖泵進(jìn)行加壓，使砝碼升、用手搖泵進(jìn)行加壓，使砝碼升到最上端（到最上端（小于小于0.6MPa）后，回）后，回退手搖泵，使之壓力表顯示為退手搖泵，使之壓力表顯示為0.5MPa左右；左右；4、打開總電源開關(guān)；、打開總電源開關(guān)；5、選擇、選擇PDC模式模式；6、按下按下“清零清零”按鈕，當(dāng)按鈕，當(dāng)PDC控控制器和計(jì)時(shí)器顯示數(shù)據(jù)均為零后制器和計(jì)時(shí)器顯示數(shù)據(jù)均為零后再按清零開關(guān)；再按清零開關(guān)；7、打開電機(jī)開關(guān)；、打開電機(jī)開關(guān)；8、鉆完后，電機(jī)自動(dòng)停止，并記、鉆

11、完后，電機(jī)自動(dòng)停止，并記錄計(jì)時(shí)器上顯示的鉆時(shí)（秒）；錄計(jì)時(shí)器上顯示的鉆時(shí)（秒）；9、關(guān)閉電機(jī)開關(guān)；、關(guān)閉電機(jī)開關(guān)；10、手搖泵緩慢卸壓，觀察、手搖泵緩慢卸壓，觀察PDC控制器的數(shù)據(jù)顯示為控制器的數(shù)據(jù)顯示為0時(shí)，立即停時(shí)，立即停止卸壓，使負(fù)壓盡可能?。恢剐秹海关?fù)壓盡可能??；11、松開旋轉(zhuǎn)手輪，卸下石頭；、松開旋轉(zhuǎn)手輪，卸下石頭；12、關(guān)閉、關(guān)閉PDC模式模式；13、關(guān)閉總電源；、關(guān)閉總電源；14、清理巖屑盤，清理儀器面板、清理巖屑盤，清理儀器面板和實(shí)驗(yàn)臺(tái)面。和實(shí)驗(yàn)臺(tái)面。巖石可鉆性儀操作規(guī)程巖石可鉆性儀操作規(guī)程固定巖石固定巖石選擇砝碼選擇砝碼PDC鉆頭：一個(gè)砝碼鉆頭：一個(gè)砝碼牙輪鉆頭：牙輪鉆頭： 兩個(gè)砝碼兩個(gè)砝碼加壓至砝碼加壓至砝碼上升到最頂端上升到最頂端減壓減壓牙輪模式：牙輪模式：0.8MPa左左右右PDC模式：模式：0.5MPa左左右右打開總電源打開總電源清清 零零打開電機(jī)開關(guān)打開電機(jī)開關(guān)鉆完記錄鉆時(shí)鉆完記錄鉆時(shí)關(guān)閉電機(jī)關(guān)閉電機(jī)卸壓至牙輪控制器或卸壓至牙輪控制器或PDC控制器數(shù)據(jù)為控制器數(shù)據(jù)為0關(guān)閉牙輪模式關(guān)閉牙輪模式或或PDC 模式模式關(guān)閉總電源關(guān)閉總電源取下巖石取下巖石清理巖屑清理巖屑清理儀器面板清理儀器面板和實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板和實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板三、操作流程三、操作流程四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟操作要點(diǎn)操作要點(diǎn)1 1、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)按鈕不