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前言1

绪论1

一、地质勘探工作的阶段1

二、钻探工程的分类（按服务内容）2

三、钻探工程的基本过程3

第一章　岩石的性质7

第一节　岩石的组成和组织特点7

一、岩石的组成和分类7

二、岩石的结构和构造9

第二节 岩石的自然性质11

一、岩石的密度和孔隙度11

二、岩石的含水性和透水性13

第三节 岩石的力学性质14

一、岩石的强度14

二、岩石的硬度17

三、岩石的弹性和塑性19

四、岩石的研磨性22

第四节 岩石可钻性及按可钻性分级25

一、岩石可钻性的概念25

二、岩石可钻性的划分方法25

第二章　岩石破碎机理和岩石破碎过程的基本概念32

第一节 碎岩工具与岩石作用的主要方式32

第二节　外载作用下的岩石应力状态33

一、集中载荷作用在弹性半无限体上的应力状态（布西涅司克问题）33

二、平底圆柱形压头压入时岩石的应力状态34

三、球形压头压入时岩石的应力状态35

四、轴向力和切向力共同作用时压头下方岩石的应力状态36

第三节 岩石在外载作用下的破碎过程37

一、岩石的变形破碎方式37

二、平底压模压入时的岩石变形破碎过程38

三、球状切削具压入时的岩石变形破碎过程39

四、尖楔状切削具压入时的岩石变形破碎过程41

第四节　岩石破碎效果指标42

一、机械钻速42

二、回次钻速43

三、技术钻速43

四、经济钻速43

六、总平均钻速44

五、循环钻速44

第三章　钻孔结构设计及钻前准备工作45

第一节　钻孔结构设计45

一、钻孔结构设计的依据45

二、钻孔结构设计的内容45

第二节 拟定施工技术措施，编制“钻孔地质技术指示书”50

第三节　钻前准备工作51

一、钻场的确定和布置51

二、修筑地盘、地基51

三、基台的安装54

四、钻探设备的安装57

六、验收、校正与开孔59

五、冲洗液净化系统的布置59

第一节　岩心钻具的组成61

第四章　岩心钻探钻具61

第二节　钻杆柱62

一、钻杆柱的功用和结构62

二、钻杆柱的材质和要求63

三、钻杆使用注意事项及其优化65

第三节　套管及其附属工具67

一、岩心钻探设备69

二、岩心钻机的基本组成69

第一节 概述69

第五章　岩心钻机69

三、岩心钻机的技术参数70

第二节　立轴式岩心钻机71

一、XY-4型钻机72

二、СКБ-4型钻机87

第三节 转盘式岩心钻机93

一、XP-4型钻机93

二、СКБ-8型钻机97

第四节　移动回转器式岩心钻机99

一、钻石-300型钻机99

二、HC-150型钻机105

二、钻探工作对泵的要求114

一、岩心钻探用泵的功用114

第六章　岩心钻探用泵114

第一节　概述114

三、岩心钻探用泵的类型及技术性能115

第二节 岩心钻探用泵的典型结构117

一、BW-200型泥浆泵117

二、BW-250型泥浆泵119

三、НБ3-120/40型泥浆泵122

第三节 往复式泥浆泵的附件123

一、压力表123

二、空气室125

三、安全阀125

第四节 岩心钻探用泵基本性能参数的确定127

一、泵量的确定127

五、底阀及滤清器127

四、卸荷阀127

二、泵压的确定129

三、泵功率的确定131

第七章　钻塔132

第一节 概述132

一、对钻塔的基本要求132

二、钻塔的类型132

三、国产钻塔的主要技术参数133

第二节　钻塔的结构133

一、四脚钻塔133

四、桅杆型钻塔135

三、A型钻塔135

二、三脚钻塔135

第三节 升降工序附属机械与工具137

一、拧管机137

二、夹持器140

三、提引器142

四、游动滑车143

五、水龙头143

第八章　岩心钻探用动力机147

第一节　柴油机147

第二节　电动机152

第二节 硬合金钻进的孔底碎岩过程155

第一节 概述155

第九章　硬合金钻进155

一、硬合金切削具的碎岩过程156

二、硬合金切削具的磨损159

第三节 制造硬合金钻头的材料162

一、钻头体钢管162

二、硬质合金162

三、钻探用硬合金切削具164

四、焊条的成分和特性165

第四节 取心式硬合金钻头的结构要素167

一、钻头体167

二、切削具出刃167

三、切削具的镶焊角168

四、切削具在钻头底面上的排列170

五、切削具在钻头底面上的数目171

六、钻头上的水口和水槽172

七、前苏联生产的硬合金钻头的结构要素尺寸172

第五节 取心式硬合金钻头的结构及应用范围173

一、取心式硬合金钻头的分类173

二、磨锐式硬合金钻头174

三、自磨式硬合金钻头183

第六节 硬合金钻头的制造工艺189

第七节 取心硬合金钻头的钻进工艺189

一、钻头的选择189

二、磨锐式硬合金钻头的钻进规程191

三、自磨式硬合金钻头的钻进规程199

四、不同地层的钻进特点200

第十章　金刚石钻进202

第一节 钻探用金刚石202

一、金刚石的分类202

二、金刚石的性质206

三、金刚石的品级和粒度211

第二节　金刚石的预处理215

一、金刚石的整粒处理215

二、浑圆化处理215

三、抛光处理216

第三节 金刚石钻头和扩孔器217

一、金刚石钻头的种类和代号217

四、金属镀膜处理217

二、金刚石钻头的规格和标准218

三、金刚石钻头胎体和胎体中的金刚石参数220

四、金刚石钻头的水路系统228

五、金刚石钻头的制造230

六、金刚石扩孔器234

第四节 金刚石钻进工艺235

一、金刚石钻头的选择与使用235

二、金刚石钻进规程的论证与确定239

三、金刚石钻头的磨损和钻具的振动248

第二节　牙轮钻头钻进251

一、牙轮钻头的发展简况251

第一节 概述251

第十一章 牙轮钻头和刮刀钻头钻进251

二、牙轮钻头钻进的特点及应用252

三、牙轮钻头的工作原理252

四、牙轮钻头的结构254

五、牙轮钻头的分类和编号259

六、小直径牙轮钻头的结构及其合理应用范围262

七、小直径牙轮钻头的钻进工艺264

八、小直径牙轮扩孔器267

第三节 刮刀钻头钻进268

一、概述268

二、刮刀钻头碎岩原理268

四、刮刀钻头的结构及其合理应用范围270

三、刮刀钻头刀翼的结构参数270

五、刮刀钻头的钻进工艺273

第十二章　冲击回转钻进275

第一节 冲击器275

一、液动冲击器275

二、风动冲击器281

第二节 冲击回转钻进用的钻头284

一、冲击回转钻进用钻头的特点284

二、主要类型284

第三节　设备及附属装置287

一、液动冲击回转钻进对钻探设备的要求287

二、风动冲击回转钻进的主要设备及附属装置287

一、冲击回转钻进破碎岩石原理288

第四节 冲击回转钻进工艺288

二、冲击回转钻进规程的选择289

第十三章　岩矿心采取294

第一节 岩矿心采取的要求和影响因素294

一、对钻探采集岩矿心的要求294

二、影响岩矿心采取的因素295

第二节 岩矿心按采取难易的分类和保全岩矿心的途径296

一、岩矿心按采取难易的分类296

二、提高岩矿心采取质量的途径298

第三节 冲洗液孔底反循环钻具取心299

一、建立冲洗液孔底反循环的方法299

二、几种有代表性的冲洗液孔底反循环钻具302

一、双层岩心管钻具的结构特点303

第四节 双层岩心管钻具取心303

二、几种有代表性的双层岩心管钻具306

第五节 水力输送岩心309

一、水力输送岩心原理和钻探设备311

二、水力输送岩心钻进工艺311

第六节 采集岩粉和补取岩样312

一、采集岩粉312

二、补取岩样313

第七节 岩矿心装箱和保存316

第十四章　绳索取心钻进317

第一节 绳索取心钻进的优缺点及应用范围317

一、优点317

第二节　绳索取心钻具318

一、绳索取心钻具的技术要求318

二、缺点318

三、应用范围318

二、绳索取心钻具的规格和型号319

三、绳索取心钻具的结构和工作原理320

第三节 钻杆、附属设备及工具323

一、钻杆323

二、绳索取心绞车324

三、钻杆夹持器325

四、提引器325

第四节 钻进参数及工艺过程326

一、钻进参数的选择326

五、拧管机326

二、钻进工艺过程328

三、钻进冲洗液328

四、操作注意事项329

第十五章　地下坑道钻探330

第一节 坑道钻探的特点及应用范围330

一、坑道钻探的特点330

二、坑道内钻孔的特点331

三、坑道钻探的应用范围331

第二节 坑道钻探的主要设备331

一、坑道钻机331

二、水泵337

一、以钢绳、滑轮系统升降钻具的钻机（地表钻机用于坑内钻探）339

三、坑道钻探设备的选择339

第三节 坑道钻探的钻场布置及设备安装339

二、专用机械液压或全液压钻机341

第四节　坑道钻进工艺343

一、钻进工艺参数343

二、绳索取心钻进344

三、钻具的润滑与防震347

四、升降钻具347

五、钻孔弯曲与测量347

六、水平孔钻进的功率消耗349

七、孔内事故与复杂情况350

一、钻孔冲洗液的功用352

第一节 概述352

第十六章　钻孔冲洗及护壁352

二、钻探对冲洗液的要求353

三、钻孔冲洗方式354

四、冲洗介质的分类、特点及其使用范围355

第二节 冲洗液的物理化学基础358

一、分散体系及其基本性质358

二、粘土及其胶体化学性质360

三、冲洗液流变学372

第三节 冲洗液的性能及其测定381

一、泥浆的相对密度和固相含量381

二、泥浆的流变性能383

四、泥浆的滤失性及其造壁性384

三、泥浆的漏斗粘度及其测量384

五、泥浆的其他性能389

第四节 泥浆处理剂及其作用原理391

一、泥浆处理剂的分类391

二、无机处理剂392

三、有机处理剂392

第五节 常用冲洗液的配制原理、特点及其应用403

一、乳状液403

二、泥浆412

三、无粘土冲洗液426

第六节 空气洗井及泡沫洗井430

一、空气洗井430

二、泡沫洗井434

第七节 泥浆的制备、净化及废浆处理440

一、泥浆的制备440

二、泥浆的净化441

三、废泥浆的处理443

四、泥浆的维护管理444

第十七章　钻孔弯曲与定向钻进445

第一节 钻孔弯曲与定向钻进的概念445

第二节　钻孔空间位置要素445

一、钻孔轨迹的基本要素446

二、钻孔轨迹的弯曲强度447

四、偏靶距448

三、钻孔轨迹的遇层角448

第三节 钻孔弯曲的原因和规律449

一、钻孔弯曲的条件449

二、钻孔弯曲的原因450

三、钻孔弯曲的某些规律性452

第四节 钻孔弯曲的测量方法与仪器452

一、钻孔弯曲测量原理453

二、非磁性矿区常用测斜仪455

三、磁性矿区常用测斜仪459

四、钻孔轨迹的绘制462

第五节 定向钻孔轨迹设计465

一、定向钻孔的实际应用465

二、初级定向钻孔轨迹的设计467

三、受控定向钻孔轨迹的设计469

一、造斜工具471

第六节　钻孔人工弯曲的技术手段471

二、定向方法和仪器477

三、造斜专用钻头480

第七节 定向造斜工艺481

一、定向造斜计算481

二、定向钻孔施工工艺483

第八节　岩心定向方法和器具485

一、打印法485

二、刻痕法486

三、钻眼法487

第二节 监测单个钻进参数及钻进指标的仪表492

一、钻压和泵压测量仪表492

第十八章　测量和控制钻进过程的技术手段492

第一节　概述492

二、泵量测量仪表496

三、钻速测量仪表497

四、转速测量仪表502

五、转矩测量仪表503

第三节 监测多个钻进参数及钻进指标的综合仪表506

一、JZC-1型钻参仪506

二、HDK型钻参仪508

三、КУРС系列钻进参数监测仪510

四、РУМБ-1型钻进过程参数综合记录仪511

第四节 实现钻进过程监测与控制的微机系统513

一、DDW-3钻探微机多功能监测系统514

二、XDW-1微机实钻智能监控系统517

三、Электроника-C5型微机监控钻进生产过程518

四、ЯХОНТ型钻进信息检测智能系统520

五、ОПТИМ型恒钻速系统520

六、DATA-SENTRY钻井数据自动监测系统521

第十九章　钻孔护壁堵漏和封孔止水522

第一节　复杂地层概述522

一、复杂地层的地质成因522

二、影响地层复杂程度和特点的地质因素523

三、复杂地层的分类523

五、孔内复杂情况的分析判断527

四、造成孔内复杂情况的工艺技术因素527

六、处理孔内复杂情况的一般方法530

第二节 钻孔护壁堵漏的基本原理531

一、孔壁失稳的分析531

二、稳定孔壁的基本原理534

三、钻孔漏失的分析540

四、预防和治理钻孔漏失的基本方法544

第三节 水泥浆液护壁堵漏547

一、护壁堵漏的特点及对水泥浆的要求549

二、水泥的种类及特点550

三、常用水泥简介551

四、水泥外加剂557

五、水泥浆灌注工艺560

一、脲醛树脂浆液563

第四节　化学浆液护壁堵漏563

二、水玻璃浆液565

三、聚丙烯酰胺浆液565

第五节 其他护壁堵漏材料及方法566

一、脲醛树脂水泥球堵漏566

二、堵漏片堵漏567

三、干粉堵漏法567

四、沥青护壁堵漏567

五、套管护孔568

三、孔内封隔器569

四、封孔569

第六节 钻孔止水和封孔569

二、止水的种类和方法569

一、钻孔止水的目的569

第二十章　勘探岩心钻主要安全技术570

第一节 钻探队的安全组织与检查制度570

一、钻探队的安全组织570

二、安全检查制度570

三、钻场的安全制度570

第三节 钻探设备的安全设施与安全操作571

二、安全教育571

一、钻塔的安全设施571

一、培训571

第二节 钻探工人的培训和安全教育571

二、钻探机械的安全设施573

三、钻探机械的安全操作573

第四节　钻探操作安全技术574

一、修筑地基574

二、钻探设备的安装、拆卸和搬运575

三、钻进578

四、升降钻具579

五、下降和提升套管柱580

六、处理孔内事故580

一、个人和机场内的安全防护581

第五节 钻探机场的一般安全技术581

二、机场照明582

三、机场安全用电582

四、机场安全防火措施583

五、防风、防洪、防寒583

第二十一章　钻探施工组织与管理584

第一节　钻探施工设计及计划584

一、编制施工设计的依据584

二、施工设计的编写步骤584

第二节 钻探工作组织及管理587

一、钻探工作组织587

二、钻探管理590

第三节 钻孔技术档案592

参考文献594