巖石的可鉆性及其分級
作者：admin 發布日期：2020-05-08
概述
巖石的可鉆性就是在一定技術條件下鉆進巖石的難易程度．也可以說是鉆進時巖石抵抗破碎的能力。
目前，在巖心鉆探中衡量可鉆性的指標有二：
- 機械鉆速：以每小時進尺米數為指標(指純鉆進時間)；
- 一次提鉆長度：以每回次進尺數為指標。對軟巖石來說，由于巖心的采取而受到限制；對硬巖石來說，該指標主要是指鉆頭在孔底的工作壽命。
我國巖心鉆探采用的是12級巖石分類，如表 2- 15所示。目前， 金剛石鉆進已普遍推廣，因此，制訂出了金剛石鉆進的巖石分級(見表 2- 16，表 2- 17，表 2- 18)。
巖石的可鉆性劃分
地質勘探鉆進工作中，經常用以下方法來劃巖石的可鉆性級別。
- 刻劃對比法
刻劃對比法是比較粗略的，但操作簡單易行。具體指標如下：
(1)大拇指甲：刻劃1～3級的巖石礦物； (2)鐵刀：刻劃3～4級的巖石礦物；
(3)普通鋼刀：刻劃4～5級的巖石礦物； (4)銼刀：刻劃5～6級的巖石礦物；
(5)合金刀：刻劃7～8級的巖石礦物。
- 巖石力學性質進行分級
按巖石力學性質進行分級是采用單一的巖石力學性質來劃分巖石的可鉆性級別。如按壓入硬度值把巖石分成6類12級（表 1- 6），
也可據擺球的回彈次數(巖石動力硬度)把巖石分成12級（表 1- 14）。
表 1- 14 按擺球硬度計的回彈次數對巖石的可鉆性分級表
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巖石級別 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
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回彈次數 |
≤14 |
15～ |
30～ |
45～ |
55～ |
65～ |
75～ |
85～ |
95～ |
105～ |
≥125 |
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|
29 |
44 |
54 |
64 |
74 |
84 |
94 |
104 |
125 |
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- 按機械鉆速分級
按機械鉆速分級的方法。是在規定的設備、工具和技術規范條件下進行現場實際鉆進，以所得的純鉆進速度作為巖石可鉆性的分級指標。同時，考慮到由于巖石的研磨性造成的鉆進速度逐漸降低，使回次鉆進長度縮短，故在分級指標中，一并列入回次長度值作為輔助性指標。
我國自1958年以來所采用的巖石分級表就是在大量實際鉆進資料統計分析的基礎上得出來的（表 1- 15）。它與鉆探生產定額等指標的一致性較好，對促進鉆探生產曾起到了積極的作用。
表 1- 15 1958 年以來所采用的巖石分級表
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巖石等級 |
巖石類別 |
代表性巖石 |
可鉆性 |
回次長度/m |
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Ⅰ |
松軟松散 |
次生土、壤土、矽藻土 |
/m·h-1 7.50 |
2.80 |
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的 |
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Ⅱ |
松軟松散 |
黃土；粘土、冰 |
4.00 |
2.40 |
|
|
的 |
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||
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Ⅲ |
軟的 |
風化變質的頁巖、千枚巖、泥灰巖、 |
2.45 |
2.00 |
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褐煤、煙煤 |
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Ⅳ |
較軟的 |
葉巖類、較致密泥灰巖、巖鹽、火山 |
1.60 |
1.70 |
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凝灰巖 |
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Ⅴ |
稍硬的 |
泥質板巖、細粒石灰巖、蛇蚊巖、純 |
1.15 |
1.50 |
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橄欖巖、無煙煤 |
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Ⅵ |
中等硬度 |
微矽化石灰巖、千枚巖、石英云母片 |
0.82 |
1.30 |
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|
巖、輝長巖 |
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Ⅶ |
中等硬度 |
矽質石灰巖、石英二長巖、含長石石 |
0.57 |
1.10 |
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英砂巖、角閃石斑巖、玢巖 |
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Ⅷ |
硬的 |
矽卡巖、千枚巖、微風化的花崗巖 |
0.38 |
0.85 |
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Ⅸ |
硬的 |
高矽化的石灰巖、粗粒的花崗巖、矽 |
0.25 |
0.65 |
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化凝灰巖 |
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Ⅹ |
堅硬的 |
細粒花崗巖、花崗片麻巖、堅硬的石 |
0.15 |
0.50 |
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英偉晶巖 |
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Ⅺ |
堅硬的 |
剛玉巖、石英巖、含鐵碧玉巖 |
0.09 |
0.32 |
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Ⅻ |
最堅硬的 |
未風化致密的石英巖、碧玉巖、燧石 |
0.05 |
0.16 |
隨著技術條件(設備.鉆進方法與工具等).技術水平(鉆進規程參數的最佳配合.沖洗介質性能及工人操作水平等)的改變，各類巖石的實鉆指標(可鉆性等級)的絕對值和相對關系都會發生變化。特別是繩索
取芯鉆進方法的普及和反循環連續取芯鉆進方法的出現，使原分
級表中的回次長度指標基本失去意義。因此：巖石可鉆性按純鉆進速度的分級表，每隔幾年就要進行一次修訂。原地質礦產部曾制定了適合于金剛石鉆進的巖石可鉆性分級表，如表 1- 16 所列。
- 微鉆法
采用模擬的微型孕鑲金剛石鉆頭，按一定的規程，對巖心進行鉆進試驗。我國原地質礦產部的規范是以微鉆的平均鉆速作為巖石可鉆性指標，其分級情況如表 1- 17所列。而原石油部1987年頒布的巖石可鉆性分級辦法是用微鉆在巖樣上鉆三個孔深2.4mm的孔，取三個孔鉆進時間的平均值為鉆時t，對下式的結果取整后作為該巖樣的可鉆性級別Kd，據此值可把各油田地層的可鉆性分成10個等級，等級越高
的巖石越難鉆。
Kd = log2 t
表 1- 16 金剛石鉆進的巖石可鉆性分級表
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巖石級別 |
鉆進時效(m/h) 金剛石 硬合金 |
代表性巖石舉例 |
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1～4 |
＞3.90 |
粉砂質泥巖，碳質頁巖，粉砂巖，中粒砂巖，
透閃巖，煌斑巖 |
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5 |
2.90～3.60 2.50 |
硅化粉砂巖，滑石透閃巖，橄欖大理巖，白色
大理巖，石英閃長玢巖，黑色片巖 |
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6 |
2.30～3.10 2.00 |
黑色角閃斜長片麻巖，白云斜長片麻巖，黑云
母大理巖，白云巖，角閃巖，角巖 |
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7 |
1.90～2.60 |
1.40 |
白云斜長片麻巖，石英白云石大理巖，透輝石 化閃長玢巖，混合巖化淺粒巖，黑云角閃斜長巖，透輝石巖，白云母大理巖，蝕變石英閃長玢巖，黑云角石英片巖 |
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8 |
1.50～2.10 |
0.80 |
花崗巖，矽卡巖化閃長玢巖，石榴石矽卡巖， |
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石英閃長玢巖，石英角閃巖，黑云母斜長角閃 |
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巖，混合偉晶巖，黑云母花崗巖，斜長閃長巖， |
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混合片麻巖 |
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9 |
1.10～1.70 |
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混合巖化淺粒巖,花崗巖,斜長角閃巖,混合閃長 巖,鉀長偉晶巖，橄欖巖，斜長混合巖，閃長玢 |
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巖，石英閃長玢巖，似斑狀花崗巖，斑狀花崗 |
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閃長巖 |
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10 |
0.80～1.20 |
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硅化大理巖，矽卡巖，鈉長斑巖，斜長巖，花 |
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崗巖，石英巖，硅質凝灰砂礫巖 |
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11 |
0.50～0.90 |
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凝灰巖，熔凝灰巖，石英角巖，英安巖 |
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12 |
＜0.60 |
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石英角巖，玉髓，熔凝灰巖，純石英巖 |
表 1- 17 按微鉆的平均鉆速對巖石可鉆性分級表
| 巖石級別 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
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微鉆鉆速(mm/min) |
216～ |
135～ |
85～ |
53～ |
34～ |
21～ |
14～ |
9～ |
6～ |
≤5 |
|
259 |
259 |
215 |
134 |
84 |
52 |
33 |
20 |
13 |
8 |