岩石物理力学性质与可钻性

岩石物理力学性质与可钻性(physical-mechanical properties and drillability of rocks)岩石固有的属性包括比重、密度、裂隙性、含水性、透水性、热涨性和磁性等。岩石在外力作用下表现出来的特性包括硬度、强度、弹性和研磨性等。岩石的这些属性和特性，统称岩石物理力学性质。这些性质都和岩石的矿物成分、组织结构和生成条件等地质因素有关,随着这些地质因素的变化,岩石物理力学性质的差异是很大的。在钻探过程中,岩石抵抗钻头破坏的能力即为岩石可钻性。

岩石可钻性与岩石物理性质密切相关，要了解岩石可钻性,就要研究岩石物理力学性质。

在物理学及各种工程学科中，把物体抵抗工具压入或刻入的阻力,即物体局部范围(接触点)的软硬程度，称之为硬度。

因此，用一种工具压入岩石，测定其阻力大小,表示岩石硬度。岩石反抗机械破碎力的能力,称之为岩石强度,它表示岩石较大范围(体积)内的强弱程度。如用一定立方体积的岩石，在压力机上测定其压碎力的大小,表示岩石的抗压强度。利用钢球冲撞岩石，以回弹高度或次数表示岩石弹性。岩石在被工具破碎过程中，同时它对工具也进行磨损,称岩石研磨性。

岩石可钻性即钻探破碎岩石的难易程度。在钻探中，通常用优化技术条件下的钻进速度表示岩石可钻性的高低。为了最有效地在各种岩石中钻探，必须研究岩石可钻性。岩石可钻性也是岩石的各种物理力学性质在钻探过程中的综合反映。研究岩石物理力学性质是研究岩石可钻性的基础。岩石可钻性又受钻头和钻进方法和规范的制约。所以，还应研究最优钻进方法和规范下的岩石可钻性，两个方面的研究是相关的。研究岩石物理力学性质与可钻性之间的相关性,利用这种相关性，把对岩石可钻性的度量和分级，建立在岩石物理力学性质的研究基础上，用岩石物理力学性质及岩石破碎理论来说明可钻性进行定级、分级,进而建立数学模型并用来在钻探实践中计算或预估各种岩石的可钻性指标，实现优化钻探。

岩石可钻性(十二级)分级表钻探将会遇到各种岩石，为了考核钻探劳动生产率，加强技术经济管理，需要对岩石进行分级。20世纪50年代,中国地质部将钻探岩石分级课题列入探矿工程科研规划。1955年制订出以实际可钻性分级的“岩心钻探岩石可钻性十二级分级表”。1984年经过进一步研究提出的“金刚石岩心钻探岩石可钻性十二级分级表”。该岩石分级表以岩石物理力学性质分级,采用了5项指标:压入硬度;摆球硬度;声波速度，微钴头钻速;研磨性。检测仪器主要有压入硬度计、摆球仪、声波仪、微头试验台。

岩石研磨性分级岩石研磨性的强弱，决定于造岩矿物的硬度，颗粒的大小和形状，胶结物的性质和状况，所含石英及其他坚硬矿物的百分比等。矿物硬度高，颗粒粗的岩石，研磨性强。测量岩石研磨性通常用钻眼法试验，并以钻头切削具的磨损体积与所消耗的摩擦功之比来表示研磨性,称为研磨系数。此外,也可以用标准材料(标准钻头、标准杆、标准球和标准盘等)之磨损来说明岩石的研磨性。在中国已有用标准杆磨损法，对钻探岩石进行研磨性分级。