钻遇中岩石的物理力学性质

 根据科钻一井的地层情况，选择长英质片麻岩、黑云母角闪岩、富金红石榴辉岩和黑云母斜长片麻岩4种典型的岩石，委托北京探矿工程研究所检测岩石的压入硬度、摆球硬度、单轴抗压强度、研磨性和冲蚀性5项指标，这5项测试指标能够较全面地反映岩石的综合性质，对科钻一井的钻头设计和制定钻进参数有直接的指导作用。
 
  1．岩石的压入硬度。
 
  岩石压入硬度是岩石在近似三轴应力状态下的局部抗破碎强度，它能比较好的反映岩石的胶结强度。与肖氏硬度和摆球硬度相比较，压入硬度更能直接表示钻进时岩石的抗钻性能。以底面积1mm?的压头压人岩石，到压头突然吃入岩石时的压力来计算压人硬度。每种岩样取3块，每块岩样测试5个点，然后取平均值作为检测数据。
 
  2．岩石的摆球硬度。
 
  摆球硬度是一种动力测量硬度的方法，用小球在岩样表面的弹跳次数和第一次回弹角度表示岩石的动力硬度。岩石越硬，岩石表面吸收钢球的能量越少，钢球回弹越高，钢球撞击岩石的次数就越多。
 
  3．岩石单轴向抗压强度。
 
  岩石的单轴抗压强度是反映岩石坚固性的基本参数，是观察岩石破碎过程的基本方式。
 
  4．岩石研磨性的测定。
 
  岩石对碎岩工具的磨损能力，称为岩石的研磨性。为了更真实地反映岩石对金刚石钻头的磨损状态，采用了标准的金刚石研磨杆在压力150N、转速400r/min的条件下研磨岩样3min，以研磨杆被磨耗掉的质量来表示岩石的研磨性。测试在改装的台钻上进行。其测试结果如表9-4。
 
  5．岩石冲蚀性的测定。
 
  岩石的冲蚀性是一个新的概念，它比常用的岩石研磨性更能贴近钻头胎体在孔底磨损的实际情况，因此用它来表征岩石的研磨能力是非常科学的。以压力1. 2MPa.流量9.7L/min并携带40/60目岩样粉末的冲洗液通过Φ2mm喷嘴冲蚀标准试样（Φ30mm×5mm，胎体硬度HRC38～40）lOmin，以胎体试样被冲蚀掉的体积来表示岩石的冲蚀性。
 
  6．岩石的可钻性分级。
 
  综合岩样的压人硬度、摆球硬度及单轴抗压强度得出科钻一井所钻主要岩石的可钻性指标。这只是在部分较浅井段采取的岩样，虽然具有一定的代表性，但不能完全反映整个钻孔岩石的全部性质。因为，每种岩石的矿物组成虽然基本相同，但各种矿物的含量比例与颗粒粗细不完全相同，这就会影响岩石的测试结果。例如，长英质花岗片麻岩，其石英的含量就有明显的区别，石英颗粒的粗细也不一样，其硬度与研磨性也会不同。
 
  依据钻进指标，加上对主孔岩石的分析，参照上述的测试数据，认为科钻一井的岩石以8～9级为主，部分岩石达到10～11级，还有一部分岩石如角闪岩的可钻性为7级。